【摘 要】
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桥梁作为交通系统的重要组成部分,是交通生命线上的枢纽工程,在开展震后救灾应急和恢复重建工作中扮演着非常重要的角色。桥墩作为桥梁的主要支撑构件,在桥梁抗震性能和震后功能恢复中起着决定性作用。在地震频发的西部地区,墩高超过40 m的高墩桥梁占已建和正在规划设计桥梁总数的40%以上,双柱式高墩稳定性好、构造简单以及外观轻盈,是高墩的主要型式之一。但双柱式高墩在预期地震作用下横系梁与墩柱连接处以及墩柱端部
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(51608282,91315301-05); 浙江省自然科学基金项目(LY20E080010);
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桥梁作为交通系统的重要组成部分,是交通生命线上的枢纽工程,在开展震后救灾应急和恢复重建工作中扮演着非常重要的角色。桥墩作为桥梁的主要支撑构件,在桥梁抗震性能和震后功能恢复中起着决定性作用。在地震频发的西部地区,墩高超过40 m的高墩桥梁占已建和正在规划设计桥梁总数的40%以上,双柱式高墩稳定性好、构造简单以及外观轻盈,是高墩的主要型式之一。但双柱式高墩在预期地震作用下横系梁与墩柱连接处以及墩柱端部易出现严重损伤或破坏,以致震后修复十分困难或者代价过高,只能拆除重建。这不仅造成了巨大的经济损失,而且阻碍了震后生产生活的快速恢复。因此,本文基于震后功能可恢复设计理念,设计了一种带剪切连梁双柱式高墩,对其进行地震易损性分析及震后可恢复性评价,为灾后恢复重建和应急救灾决策提供技术支撑,具有重要的理论意义和工程应用价值。主要工作内容如下:(1)带剪切连梁双柱式高墩有限元模型验证基于开源有限元软件OpenSees,建立了带剪切连梁双柱式高墩的纤维有限元模型,通过相应的拟静力试验结果对该有限元模型进行验证。有限元模型的分析结果与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的可靠性和准确性,为后续的易损性分析提供了可靠的模型基础。(2)带剪切连梁双柱式高墩地震易损性分析及可恢复性评价基于准确的有限元模型,采用了增量动力分析方法比较研究了带剪切连梁双柱式高墩和传统双柱式高墩的地震易损性,并探讨了剪切连梁对双柱式高墩地震易损性的影响。分析结果表明:剪切连梁能有效地降低墩柱的易损性,且剪切连梁先于墩柱屈服。基于构件性能的可恢复性评价方法,通过建立双柱式高墩的可恢复性指数和可恢复性曲线评价了剪切连梁对双柱式高墩可恢复性的效果,并从经济损失的角度评估了剪切连梁对双柱式高墩震后修复的影响。结果表明:剪切连梁能有效提升双柱式高墩的可恢复性,缩短双柱式高墩的修复时间,降低修复费用。(3)带剪切连梁双柱式高墩的全桥地震易损性分析及可恢复性评价为了全面评价带剪切连梁双柱式高墩在桥梁系统中的作用,将带剪切连梁双柱式高墩和传统双柱式高墩应用于某双跨连续梁上,比较分析了两种双柱式高墩对连续梁桥地震易损性的影响及双柱式高墩的易损性、震后可恢复性和震后经济损失。分析结果表明:附有带剪切连梁双柱式高墩的桥梁易损性小于附有传统双柱式高墩的桥梁,剪切连梁能够有效地减轻支座在地震中的损坏,且全桥整体相对于各个构件在地震中更容易受到破坏,剪切连梁能有效提高双柱式高墩的可恢复性,降低墩柱破坏带来的经济损失。
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