考虑碰撞隔震桥梁抗震性能及基于凸集模型易损性分析

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringSeismicPerformanceAnalysisoftheIsolatedContinuousGirderBridgeConsideringPoundingandConvex-ModelBasedFragilityAnalysisCandidate:ChenBeileiMajor:StructuralEngineeringSupervisor:

2、Asso.Prof.XiaohongLongHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay.,2015独创性声明本人声明所呈交的学位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，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本

3、学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要近年来，许多桥梁结构为有效地减小结构的地震反应都采用了减隔震技术。在地震作用下

4、，上部梁体由于隔震支座滞回屈服会产生比较大的位移，而主梁的相对位移一旦超过伸缩缝间距，会导致在伸缩缝处发生强烈的碰撞，造成桥梁结构局部损坏，也可能会引发落梁事故。本文以5等跨隔震连续梁桥为对象，针对隔震桥梁的碰撞现象做了如下讨论：（1）用OPENSEES建立了考虑碰撞的非线性桥梁模型，基于非线性时程分析研究了纵向地震作用下相邻联梁体间的碰撞响应。计算结果表明，隔震桥梁在地震作用下更容易发生梁间碰撞，碰撞会产生巨大的撞击力，使主梁的轴力响应巨幅增大，同时也会使主梁加速度呈现巨幅增长，但主梁的位移及墩的曲率响应变化不明显

5、。（2）由基于云图法的隔震支座和桥墩的易损性分析可知，铅芯橡胶支座在桥梁地震碰撞中能消耗碰撞能量，可以有效地减小主梁的位移及墩的曲率，对桥梁起到一定的保护作用。由于碰撞产生巨大的碰撞力和加速度变形给桥梁造成的严重破坏远大于减小的变形带来的利益，因此需要防止碰撞的发生。伸缩缝间隙的大小是影响碰撞响应的重要因素，因此可以通过控制伸缩缝宽度来防止碰撞的发生。经过易损性响应比值的计算，发现随着伸缩缝间距的增加，墩柱和隔震支座的易损性响应比减小，也即碰撞的影响减小。本文实例中当伸缩缝间距超过（0.56～0.64m）时，碰撞已经

6、基本不发生。（3）在伸缩缝间隙保证不发生碰撞的情况下，利用凸集理论进行易损性分析。引用凸集模型模拟参数的不确定性，利用响应面对响应值进行拟合，并结合matlab寻优函数获取响应面的最大值和最小值，从而得到包络易损性曲线。与不考虑结果参数不确定性模型的结果和云图法的结果进行比较，得出凸集法的结果更加安全保守的结论。关键词：隔震连续梁桥；碰撞响应；非线性时程分析；易损性分析；伸缩缝间隙；凸集模型I华中科技大学硕士学位论文AbstractInrecentyears，theuseofseismicisolationofbri

7、dgesbecomeacommontechniquetoreducetheseismicforce.Theleadrubberbearing(LRB)setonthepierofisolatedbridgesmayyieldandproducehysteresisunderthestrongearthquake,whichcanresultinlargerdisplacementsthantheexpansiongapandthereforeincreasingthepossibilityofpounding.Dur

8、ingsevereearthquakespoundingofadjacentsuperstructuresegmentsofisolatedbridgescancausesignificantlocalstructuraldamages,evenunseating.Theearthquake-inducedpoundingina5-spanis