地震作用下多塔斜拉橋失效模式控制研究.pdf

1、地震是人類面臨的最危險的自然災(zāi)害之一，時刻威脅著人類的生命和財產(chǎn)安全。近年來由地震引發(fā)橋梁工程破壞的事故屢見不鮮，國際上幾次大地震都揭示了一個共同問題：由于橋梁工程在地震中遭到嚴重損壞，切斷了震區(qū)交通生命線，給抗震救災(zāi)工作帶來巨大困難，并極大的加深了次生災(zāi)害所帶來的影響。而斜拉橋作為一種重要的橋型，在生命線工程中扮演著重要角色，深入系統(tǒng)地研究斜拉橋的地震破壞失效模式，并對其進行控制，減小其地震損傷并具有可恢復(fù)性，有利于震后快速恢復(fù)其功能

2、，對減輕地震災(zāi)害和進行震后有效的抗震救災(zāi)，具有重要的意義。
　　本文以山東濱州黃河公路大橋為原型，基于OpenSees(Open System for Earthquake Engineering Simulation)地震工程模擬平臺開展多塔斜拉橋體系地震失效模式及其控制的研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，針對塔梁固結(jié)、漂浮以及粘滯阻尼消能減震三種不同斜拉橋體系進行遠、近場地震動作用下的時程分析，系統(tǒng)比較三種斜拉橋體系在

3、相同地震動作用下及在遠、近場地震動作用下反應(yīng)的特點；基于Park和Ang鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)地震損傷模型，研究三種斜拉橋體系的破壞失效模式。
　　其次，在一種斜拉橋簡化模型的基礎(chǔ)上，采用復(fù)阻尼理論，推導(dǎo)斜拉橋體系彈性階段的阻尼比的解析解，并得到最優(yōu)塔梁連接剛度的解析解（負剛度）；采用數(shù)值模擬方法，研究斜拉橋彈塑性階段負剛度控制特點，分析塔梁連接剛度對斜拉橋地震反應(yīng)的影響規(guī)律，并得到與彈性階段相同的最優(yōu)負剛度。
　　第三，基于Ope

4、nSees，編制形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA）材料超彈性應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系模型；提出拉壓型SMA阻尼器，并將其安裝于橋塔與主梁之間形成可恢復(fù)斜拉橋結(jié)構(gòu)體系；通過數(shù)值計算，研究SMA阻尼器對斜拉橋地震反應(yīng)的控制效果，并進行參數(shù)分析；進一步研究安裝了SMA阻尼器的斜拉橋地震損傷可恢復(fù)性及SMA阻尼器參數(shù)對其可恢復(fù)性的影響規(guī)律。
　　第四，建立樁-土-橋梁結(jié)構(gòu)相互作用的非線性有限元模型，研究土-結(jié)相互作用