基于改进的模态往复pushover方法的拱桥抗震性能评估

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1、基于改进的模态往复pushover方法的拱桥抗震性能评估专业：桥梁与隧道工程硕士生：林加爵指导教师：刘爱荣摘要本拱桥以其良好的跨越能力、优美的外观、经济适用在桥梁设计中得到了广泛应用，在现今交通网络运输和社会经济中，拱桥担当着重要作用和关键地位，研究其抗震性能是一项很有意义的工作。针对桥梁抗震的不足，将改进的模态往复pushover（MMCP）方法引入拱桥结构的抗震分析。本文主要进行了以下研究工作：1、建立了3组常见大跨度拱桥对比桥墩（钢管混凝土桥墩、钢骨混凝土桥墩和普通钢筋混凝土桥墩）有限元模型，桥墩高度均为1.9m，钢骨混凝土桥墩和普通钢筋混凝土桥墩截面尺寸为300mm

2、×300mm，其配筋率均为2.7%，钢管混凝土桥墩直径D为300mm，含钢率为2.7%。对3组桥墩分别采用OBG、SFS、SUN、SGS和TAR5条地震波进行了MMCP法分析和动力时程分析，通过对其分析得到的顶点位移、滞回耗能和损伤指标进行对比，得出3组桥墩在不同材料下的抗震性能差异，验证了MMCP法不仅在钢筋混凝土结构存在适用性，在钢骨和钢管混凝土结构上同样存在适用性和精确度。2、建立了3组刚架拱结构的有限元模型，拱肋均采用截面直径为165mm、跨度为5.4m的钢管拱肋，桥墩材料、高度、截面尺寸和配筋率与上述柱式桥墩相同。对钢筋混凝土刚架拱用投影方法分别将均匀分布、倒三角

3、分布和等效振型分布3种水平荷载分布形式应用于该结构上，对其进行MMCP法分析，得到3种侧向荷载分布模式在地震波不同强度（EPA）下的结构损伤指标，通过对比分析得到不同荷载分布对拱桥结构的损伤评估影响。3、考虑模态的影响，对3组刚架拱结构采用倒三角荷载分布形式的侧向力，进行了OBG、SFS、TAR3条地震波的MMCP法分析和动力时程分析，通过对其分析得到的顶点位移、滞回耗能、损伤指标和滞回耗能曲线进行对比，得出3个刚架拱在不同材质的桥墩下的抗震性能差异，验证了MMCP法在拱桥结构上的适用性。I4、对柱式桥墩和刚架拱结构进行动力时程分析时，均采用位于特征周期为一区的Ⅱ类场地的地

4、震波进行分析，利用其分析得到的损伤指标与采用设计反应谱的MMCP法的损伤指标进行对比，得出利用桥梁抗震规范的设计反应谱的MMCP法进行拱桥结构损伤评估具有一定的安全度与经济性。5、利用3组刚架拱和3组柱式单桥墩的MMCP法与动力时程分析得到的结构损伤指标进行对比，得出刚架拱结构由于拱肋的存在，其抗震性能与柱式单桥墩的相比更好，在相同强度（EPA）的地震作用下，刚架拱比柱式单桥墩损伤指标要小50%~80%。关键词：拱桥；桥墩；MMCP法；能量方法；抗震性能；评估IIResearchontheanti-seismicassessmentofArchBridgeBasedonMo

5、difiedModalCyclicPushoverMethodMajor:BridgeandtunnelengineeringName:JiajueLinSupervisor:AirongLIUAbstractThearchbridgewithitsgoodcrossingability,beautifulappearance,economyapplicablewidelyusedinbridgedesign,intoday'stransportnetworkandsocialeconomy,bridgeplaysanimportantroleandkeyposition,

6、theresearchonitsseismicperformanceisaverymeaningfulwork.Aimingatshortcomingsofbridgeseismic,theimprovedmodalreciprocalpushover(MMCP)intotheseismicanalysisofarchbridgestructure.Thispapermainlycarriesoutthefollowingresearchwork:1、Asetof3commonlongspanarchbridgepier(comparedwithconcrete,steel

7、reinforcedconcretepiersandordinaryreinforcedconcretepiers)finiteelementmodel,pierheightis1.9m,thesteelreinforcedconcretebridgepiersandthereinforcedconcretepiersectionsizeis300mm×300mm,steeltubeconcretepierDdiameteris300mm,theratioofreinforcementare2.7%.On3grou