自复位耗能桥墩基于性能抗震设计与地震经济损失评估方法研究

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1、分类号:TU310710-2015228012专业硕士学位论文自复位耗能桥墩基于性能抗震设计与地震经济损失评估方法研究马腾飞导师姓名职称李波副教授专业学位类别申请学位类别工程硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年6月9日学位授予单位长安大学Theself-centeringenergydissipationbridgepierisbasedonthePerformance-basedSeismicDesignandSeismicEconomicLossEvaluationofSelf-centeringBridgePiersAThesisSubmit

2、tedfortheDegreeofMasterCandidate：MaTengfeiSupervisor：AssociateProf.LiBoChang’anUniversity,Xi’an,China摘要公路桥梁作为震后救援生命交通线，在地震灾害后扮演着救援、修复等极其重要的角色，其震后的使用性能会直接决定受灾地区的人员伤亡和财产损失。本文通过理论分析和数值模拟研究了自复位耗能桥墩在地震作用下的受力特征，耗能机理，结构自复位能力，并提出自复位耗能桥墩基于位移设计方法，此外为了给决策部门提供决策依据，本文还研究了自复位耗能桥梁地震经济损失评估方法。本文主要研究内容工作如下：（1）提出了自复位耗

3、能桥墩设计概念及构件组成，包括桥墩自身承重构件、无粘结预应力筋、耗能阻尼器、桥墩接头连接形式。研究分析了常见阻尼器的耗能机理、滞回性能，并通过性能对比分析选出最合适的耗能组件。（2）研究了自复位耗能桥墩各组件力学性能并基于传统桥墩结构形式提出自复位耗能桥墩设计。通过理论分析研究了自复位耗能桥墩的受力特征和耗能机理，并介绍了自复位耗能桥墩各组件设计思想。（3）通过SAP2000有限元模拟分析对桥墩模型进行静力弹塑性分析和动力时程分析。理论分析和软件模拟分析结果表明：增大预应力筋初始张拉应力可以提高桥墩屈服力；适当增加耗能阻尼器屈服力可以很好的控制桥墩结构水平位移；适当提高预应力筋刚度可以提高桥墩

4、抗震性能和控制桥墩顶部水平位移。通过动力时程分析可以得知：自复位耗能桥墩在地震作用下的残余位移要小于传统延性桥墩，其抗震性能优于传统桥墩。（4）提出了自复位耗能桥墩基于位移抗震设计方法。本文采用了非线性位移设计谱法并通过实例分析验证该方法的可行性。同时研究了自复位耗能桥梁地震经济损失评估方法，并使用该方法对桥梁结构地震经济损失进行评估，论证了自复位耗能桥梁具有优良的抗震性能和良好的经济效益。关键词：自复位耗能桥墩；基于位移的桥墩设计；静力弹塑性分析；动力时程分析；地震经济损失评估基金项目：国家自然科学基金项目（51208042）IAbstractAsapost-earthquakerescue

5、lifeline,highwaybridgesplayanextremelyimportantroleinrescue,rehabilitation,etc.afteranearthquake.Itsuseperformanceaftertheearthquakewilldirectlydeterminecasualtiesandpropertylossesintheaffectedareas.Inthispaper,thetheoreticalanalysisandnumericalsimulationareusedtostudytheforcecharacteristics,energyd

6、issipationmechanismandself-centeringabilityofself-centeringbridgepiersunderearthquake.Adisplacement-baseddesignmethodforself-centeringenergydissipationpiersisproposed.Inaddition,inordertoprovidedecision-makingdepartmentswithdecision-makingbasis,thispaperalsostudiesthemethodofseismiceconomicriskasses

7、smentofself-centeringenergy-consumingbridgestructures.Themaincontentsofthispaperareasfollows:(1)Thedesignconceptofself-centeringenergy-consumingbridgepiersandthecompositionofthecomponentsareproposed,i