考虑行波效应的铁路大跨有推力钢桁拱桥地震易损性分析

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大跨度有推力钢桁拱桥因为水平推力的存在,使跨中弯矩减小,拱肋截面的应力分布更加均匀,钢材的强度得到充分利用,因此在大跨度桥梁中得到了广泛的应用。而大跨有推力钢桁拱桥地震反应复杂,我国现行的抗震设计规范只给出了指导性的设计原则,所以研究其地震损伤部位及抗震分析方法显得尤为必要。本文以一座主跨490m的大跨有推力钢桁桥为研究对象,结合理论推导与有限元模拟,开展了考虑行波效应的铁路大跨有推力钢桁拱桥地震易损性分析。本文主要对以下几个方面进行了研究:(1)通过研究拱桥的相关震害、国内外钢桁拱桥的发展历程,总结了拱桥的地震易损部位、钢桁拱桥的发展现状。通过阅读行波效应及地震易损性的相关文献,总结了行波效应及地震易损性的最新研究成果。(2)提出并验证了位移输入法作为有推力拱桥地震易损性分析时行波效应的计算方法,推导了基于增量动力分析的地震易损性计算公式,介绍了对背景桥进行地震易损性分析时的分析流程、以及易损性分析相关参数的选取原则。(3)基于midas Civil软件建立了适用于钢桁拱桥非线性地震反应分析的混合模型,通过混合模型与全桥非线性模型的地震响应对比,验证了混合模型的计算精度。(4)根据PEER中选取的15组强震记录,采用顺桥向+竖向的地震输入模式,计算了PGA=0.1~1.0g时背景桥的非线性地震反应。研究了一致激励、行波激励两种激励下,钢桁拱桥易损构件位置、易损构件数量、典型构件地震损伤超越概率的差异,归纳了行波效应对构件易损性的影响。(5)基于一阶界限法,推导了串-并联模型的系统易损性计算公式。根据大跨度钢桁拱桥主、次要构件分明的抗震设计理念以及失效模式复杂的特点,提出了适用于大跨度钢桁拱桥系统易损性分析的优化串-并联模型。根据优化串-并联模型计算了行波、一致激励下的系统易损性,总结了行波效应对系统易损性的影响。
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