【博士】高樁承臺橋梁抗震性能試驗和理論研究【2008】

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內容簡介

　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學土木工程學院　　學位年度： 2008年　　高樁承臺這種基礎形式在我國長、大跨橋梁的設計和建設中得到了廣泛應用，盡管其具有沉降量小、適應性強、施工周期短等優(yōu)點，但是地震災害調查表明，它仍然是橋梁結構體系中的地震易損構件。高樁承臺基礎的抗震問題涉及的影響因素復雜，現行的橋梁抗震規(guī)范又具有局限性，由于缺乏這方面的研究儲備，很大程度上影響著設計者準確預測這類結構地震的損傷性態(tài)。為此本文對高樁承臺橋梁的抗震性能進行了理論和試驗研究，主要內容如下：　　(1)在查閱大量文獻的基礎上，對高樁承臺基礎在我國橋梁工程領域的應用現狀、樁基礎的震害調查情況、樁一土一結構相互作用的理論分析方法和試驗研究現狀進行了歸納總結，對結構抗震能力的主要評價方法進行了系統的回顧和總結。在此基礎上確定了本文的研究思路和技術路線?！　?2)對幾種常用的樁-土簡化分析模型的計算原理進行了介紹；并對等效嵌固模型中群樁等效嵌固長度的合理取值進行了計算分析，提出了確定高樁承臺群樁等效嵌固長度的經驗公式；比較了不同簡化模型對高樁承臺體系動力特性、推倒曲線和塑性鉸產生機制的影響，提出了以截斷模型作為高樁承臺的合理簡化模型?！　?3)完成了抱箍一抗彎鋼板組合式土箱和兩類高樁承臺基礎模型的設計、制作；采用擬靜力試驗方法比較分析了鋼筋混凝土高樁承臺和鋼護筒一鋼筋混凝土組合樁高樁承臺的破壞形態(tài)、塑性鉸產生機制、力一位移滯回曲線、位移延性、剛度特性、耗能能力、粘滯阻尼比的變化規(guī)律，并根據試驗結果總結了兩類高樁承臺體系的五級性能水平量化指標，為定量評價鋼護筒對鋼筋混凝土樁抗震能力的提高程度提供了試驗數據。　　(4)以OpenSees為計算平臺，引入Park-Ang雙參數損傷指標，建立了彈塑性纖維單元計算模型完成了試驗的全過程仿真分析；通過變參數的Pushover分析總結了樁基主筋配筋率、體積配箍率、鋼護筒含鋼率、砂土內摩擦角、砂土有效容重、軸壓比、側向力分布模式等參數對高樁承臺體系能力曲線的影響規(guī)律；選取了5條二類場地地震動記錄，對體系進行了IDA分析，然后對高樁承臺體系采用兩點加載模式進行了Pushover分析，驗證了這種新的加載模式用于高樁承臺能力評價的可靠性。　　(5)選取了一座典型的高樁承臺索支承體系橋梁進行縱、橫向地震動輸入，詳細介紹了采用能力／需求比方法判斷高樁承臺體系橋梁可能的破壞順序和易損部位的評價；最后從減小地震需求和增強構件自身能力的角度出發(fā)提出了采取防沖刷措施、設置粘滯阻尼器和樁頂設置鋼護筒這三種措施來改善高樁承臺基礎的抗震性能?！　?

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