城市多層立交結構基于性能抗震設計方法研究.pdf

1、本文在總結國內外抗震研究成果及相關規(guī)范的基礎上,結合我國多層立交結構建設實踐,采用多級設防思想和彈塑性纖維模型分析法,通過理論公式推導和有限元數(shù)值分析,對城市多層立交結構的抗震設防水準、抗震性能水平和目標、塑性鉸、延性能力及抗震設計計算方法進行研究,主要完成以下工作:
　　以國內外抗震研究成果及相關規(guī)范為基礎,考慮我國目前的經濟狀況及與現(xiàn)行規(guī)范的銜接,通過分析歸納等方法,對城市多層立交結構提出5級抗震設防水準,并給出每一等級下構件

2、災害狀態(tài);將城市多層立交橋梁按照重要性分類,提出不同類型結構的性能目標矩陣及抗震設防水準所對應的性能目標圖,方便在實際工程中參考應用。
　　采用有限元非線性時程分析方法,研究多層立交橋梁上下部結構14種連接形式、豎向4種地震波荷載分量及4種阻尼比大小等因素對結構自振特性、順橋向及橫橋向地震響應的影響,得出其地震力響應特征規(guī)律;結合實際工程經驗公式及規(guī)范要求,從結構振型取用、支座形式設置、伸縮量確定、墩柱彈性階段“雙控目標”的確定、

3、阻尼比及豎向分量選取等6個方面對多層立交結構動力響應進行分析,并給出抗震設計建議。
　　采用彈塑性纖維模型分析法,考慮動軸壓、主梁剛度及高階振型耦合效應的影響,研究多層立交橋梁主要構件的塑性鉸出鉸順序、隨時間的發(fā)展變化、結構耗能能力、塑性鉸轉角大小及時程變化、墩頂位移、截面實際破損狀態(tài)及破損狀態(tài)與其余指標的對應關系等。在此基礎上,通過理論分析,提出利用截面曲率作為多層立交結構墩柱延性性能指標來定量描述截面破損狀態(tài)的方法。
　

4、　基于常見的截面破損模型,結合多層立交結構延性性能特征,根據(jù)平截面假定及力的平衡原理,推導了材料應變與曲率系數(shù)的關系公式;通過建立結構抗震性能水準與曲率系數(shù)的聯(lián)系,推導了曲率系數(shù)與性能水準的定量關系公式;并提出利用曲率系數(shù)定量表示截面破損指標的方法;在此基礎上,進一步建立基于曲率延性系數(shù)的截面破損指標與性能水準關系公式。
　　采用前文推導公式以及幾何加權分配思想,將構件截面破損指標進行權重分配,建立基于曲率延性系數(shù)的單個構件及整體