固结体系独塔斜拉桥基础隔震设计方法研究

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1、中文图书分类号：U442.5+5密级：公开UDC：624学校代码：10005博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目：固结体系独塔斜拉桥基础隔震设计方法研究论文作者：燕斌学科：土木工程指导教师：杜修力教授论文提交日期:2017年1月UDC：624学校代码：10005中文图书分类号：U442.5+5学号：201104030密级：公开北京工业大学工学博士学位论文题目：固结体系独塔斜拉桥基础隔震设计方法研究英文题目：STUDYONBASEISOLATIONDESIGNMETHODFORSINGLETOWERCABLESTAYEDBRIDGEWITHCONSOLIDATIONS

2、YSTEM论文作者：燕斌学科专业：土木工程研究方向：桥梁工程申请学位：工学博士指导教师：杜修力教授所在单位：建筑工程学院答辩日期：2016年12月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：燕斌日期：2016年12月10日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位

3、论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：燕斌日期：2016年12月10日导师签名：杜修力日期：2016年12月10日摘要摘要固结体系独塔斜拉桥应用广泛，但在地震中暴露出“强度不足、延性有限”的缺陷。如何提高此类桥梁的抗震性能以降低其震害发生的概率，已成为亟待解决的课题。针对上述问题，提出了固结体系独塔斜拉桥基础隔震设计方法。以一座在建的固结体系独塔斜拉桥为研究对象，通过理论分析、精细化设计、数值仿真、减隔震装置开发等措施开展基础隔震设计方法研究，完

4、成了以下主要内容：（1）提出隔震基础设计方案。针对固结体系独塔斜拉桥，将索塔承台在高度方向一分为二，其间设置由减隔震装置组成的基础隔震层，根据竖向承载力初步确定减隔震装置的型号；通过完善构造措施设计，实现隔震层的限位功能、减隔震装置的更换功能，以及隔震基础的隔水功能；通过静力及稳定分析，研究基础隔震设计对于固结体系独塔斜拉桥正常运营的影响。研究结果表明：隔震层设置在承台中部，可最大限度地利用桥梁的投影平面，增强基础的稳定性；限位功能设计可降低隔震层发生有害变形的概率，减隔震装置更换设计可提高基础隔震层的使用寿命，隔水设计可提高基础隔震层的耐久性；基础隔震设计虽然降低了桥梁的整体刚度，但对于

5、桥梁在自重、汽车制动力、横向风荷载等静力作用下的力学性能影响较小，对于桥梁的稳定性能影响甚微，证明了该设计方案是初步可行的。（2）研究基础隔震桥梁的抗震性能。分别对6种基础隔震设计方案进行抗震性能研究，通过参数分析对减隔震装置进行优化，通过方案比较选择适用于固结体系独塔斜拉桥的基础隔震设计方案。研究结果表明：各基础隔震方案均可有效降低桥梁的整体刚度，造成桥梁位移增大、内力减小；LRB、FPS、FVD、PSD则可增大桥梁的整体阻尼，进而限制位移增大，并可适当减小内力；以地震效应最值和减隔震装置耗能效率为标准，优选FVD+RB方案、LRB方案和FPS方案作为案例桥的基础隔震方案。（3）研究复杂

6、因素对基础隔震桥梁的影响。分别研究过渡墩处抗震设计方案，以及基础隔震层限位设计方案等复杂因素对基础隔震桥梁抗震性能的影响。研究结果表明：过渡墩处采用滑动支座与FVD组合体系的抗震设计方案可显著降低过渡墩的内力响应、明显减小过渡墩与主梁的相对位移，并且对于索塔的地震内力影响不大；基础隔震层限位设计方案虽然可以限制基础隔震层的位移，但会增大索塔的受力，可用于对位移需求较高的情形。（4）开发新型的基础隔震装置。将钢丝绳与板式橡胶支座组合，作为新型基础隔震装置，对其荷载-位移曲线进行理论及试验研究，并对该装置的应用进I北京工业大学工学博士学位论文行探讨。研究结果表明：新型防落梁板式橡胶支座可

7、通过钢丝绳限制桥梁上、下部结构间发生过大的相对位移，既可保护支座，又能降低落梁风险；新型防落梁板式橡胶支座会造成桥墩地震效应的增加，通过选取合理钢丝绳参数可使其满足抗震性能要求；钢丝绳初始间隙和弹性刚度是新型防落梁板式橡胶支座的主要参数，初始间隙要同时满足正常使用和地震作用的要求，弹性刚度应结合支座本身及桥墩受力确定。关键词：桥梁；固结体系独塔斜拉桥；基础隔震；抗震性能；减隔震装置IIAbstractAbstrac