【摘 要】
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桥梁是陆上交通网中易受地震破坏的薄弱结构,基于强度的传统桥梁抗震设计方法导致桥梁抗震韧性不足,存在震后残余变形过大、可恢复性差等问题,将影响救灾物资的运输,甚至造成巨大的间接经济损失。连续梁桥由于具有整体性好、行车平顺、经济性好等优点是目前国内应用最多的桥型之一,考虑到现役连续梁桥数量巨大的实际情况,对其进行抗震加固以提高其抗震韧性是亟需解决的问题。基于能量平衡的抗震设计方法(后称等效能量法)能充
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桥梁是陆上交通网中易受地震破坏的薄弱结构,基于强度的传统桥梁抗震设计方法导致桥梁抗震韧性不足,存在震后残余变形过大、可恢复性差等问题,将影响救灾物资的运输,甚至造成巨大的间接经济损失。连续梁桥由于具有整体性好、行车平顺、经济性好等优点是目前国内应用最多的桥型之一,考虑到现役连续梁桥数量巨大的实际情况,对其进行抗震加固以提高其抗震韧性是亟需解决的问题。基于能量平衡的抗震设计方法(后称等效能量法)能充分考虑结构弹塑性变形,自2018年提出以来已成功应用于多种结构的抗震设计,很好地解决了传统抗震设计方法导致的震后残余变形大、可恢复性差的问题,目前的应用主要集中于建筑工程领域(高层、厂房),但在桥梁领域的抗震设计中应用较少。为了提高现役连续梁桥的抗震韧性,本文提出一种基于受控双保险丝加固的连续梁桥抗震加固方法(后称受控双保险丝加固系统)。受控双保险丝加固系统将原有支座替换为经过特殊设计的A型、B型铅芯橡胶支座,具有两道抗震防线,通过控制A型、B型铅芯橡胶支座在不同地震强度下的屈服状态(小震下均不屈服,中震下仅A型铅芯橡胶支座屈服,大震下A型、B型铅芯橡胶支座均屈服),可实现三级抗震性能目标及震后的快速修复。为发展基于能量平衡的桥梁抗震设计理论以及更好地对受控双保险丝加固系统进行抗震设计,在引入并改进了现有等效能量法的基础上,考虑已有梁、墩等结构参数对加固设计的影响,提出了基于能量平衡的加固设计方法(后称EESD方法),该方法无需迭代,仅需手算即可完成受控双保险丝加固系统的抗震设计。随后以国内某三跨连续梁桥为研究对象,应用本文提出的受控双保险丝加固方法对其进行抗震加固(后称加固桥),并采用EESD方法对加固桥进行了详细设计。最后,为验证受控双保险丝加固系统及EESD方法的有效性,采用Open Sees建立加固桥及原型桥的有限元模型并进行时程分析。结果表明:加固桥的抗震韧性相较于原型桥有显著提升,且不同地震强度下主梁漂移的时程分析结果与EESD方法的设计漂移相符;A型、B型铅芯橡胶支座在不同地震强度下的屈服状态与目标屈服状态完全一致,加固桥可实现期望的三级抗震性能目标。因此,本文提出的受控双保险丝加固系统是一种提高现役连续梁桥抗震韧性的可靠、可行方案,且所提出的EESD方法是该系统有效设计方法。
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