桥梁抗震塑性化开展对桥梁抗震性能的影响研究

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工程结构中塑性铰出现的先后次序,对于结构抗震性能以及震后结构修复有很大的影响。在强震作用下对于桥梁结构体系而言主塑性铰一般在桥墩底部开展,次塑性铰一般集中在桩顶部及主梁处开展。合理的塑性铰开展次序能够保证桥梁结构在强震作用下不至发生倒塌,灾后也便于对结构进行修复。本文采用南京长江三桥为实际工程背景,进行的工作包括以下几个方面:(1)考虑输入罕遇及常遇地震动。通过对4根桩体的动力特性分析得出,El-Centro波时桩顶处的残余变形为0.04m,结构进入了塑性阶段。输入加速度峰值同为200Gal的南京波和天津波时,桩体1/11截面处的位移峰值分别为0.1m、0.2m,加速度峰值分别为210Gal、190Gal,两者分别相差50%和10.5%。(2)近场地震动体现出高能量脉冲运动、方向性效应和竖向加速度较大等特点,使结构直接承受高能量冲击,对结构的强度与变形提出了更高的要求。选取天津波作为输入的近场地震动,研究了三种计算模型时塑性铰出现的先后次序以及塑性铰对结构动力特性的影响。结果表明模型一和模型二时,主塑性铰出现在索塔底部、次塑性铰出现在桩与土层交界面附近,结构形成了一种“多铰机构”利于整体结构的抗震性能。此时索塔顶部残余变形分别为0.05m和0.06m,桩体的最大反应曲率分别为1.31e-3m-1和1.21e-3m-1,最大反应塑性率为3.1和7.8。模型三时,塑性铰只出现在桩身,桩体为最薄弱部位不利于整体结构的抗震性能,此时索塔顶部的残余变形为0.28m。,桩体的最大反应曲率分别为2.12e-3m-1,最大反应塑性率为27.1。(3)远场地震的速度及加速度脉冲周期较长,有可能使长周期结构产生共振现象。针对桩-承台-索塔这种高耸结构及远场地震的特点,选取日向滩冲地震波作为输入的远场地震动。结果表明远场地震动下三种计算模型的塑性铰的开展范围及次序并未发生改变。索塔顶部的残余变形分别是近场地震时的2.4、2.8和1.3倍,桩体塑性铰最大反应曲率是近场地震时的1.6、2.1和1.5倍,桩体弯矩峰值最大增幅为36.5%
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