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基于严寒环境温度初应力下Y型桥墩受力性能和抗震分析

基于严寒环境温度初应力下Y型桥墩受力性能和抗震分析

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作者：范长春沈阳建筑大学

学位级别：硕士

随着城市人口不断增多且流动性较大,我国城市高架桥正在如火如荼的建设,由于我国地震活动比较频繁,给城市桥梁的生命线带来严重威胁,因此桥墩的安全稳定性能十分重要。目前,对于城市高架桥Y型桥墩抗震设计的相关设计理论和构造措施尚未... 详细信息

随着城市人口不断增多且流动性较大,我国城市高架桥正在如火如荼的建设,由于我国地震活动比较频繁,给城市桥梁的生命线带来严重威胁,因此桥墩的安全稳定性能十分重要。目前,对于城市高架桥Y型桥墩抗震设计的相关设计理论和构造措施尚未完善,受力性能和抗震性能的研究较少。本文结合有限元分析软件建立Y型桥墩数值模型,基于严寒环境温度初应力下考虑桥墩横桥向和顺桥向两个方向的加载,主要内容和结果如下:(1)利用已有工程实例进行有限元建模,对Y型桥墩进行受力特性分析,分别从恒载作用下、活载作用下、温度荷载作用下和荷载组合作用下分析Y型桥墩结构内力值和内力图。结果表明:分叉处一直处于最不利受载位置,其中结构重力、汽车荷载产生压弯效应,整体温度产生的纯弯效应为最不利荷载。(2)首先在ABAQUS有限元软件中设置温度参数,对Y型桥墩模型进行温度作用,分析温度荷载产生的温度应力对Y型桥墩的受力影响。接着基于严寒环境温度初应力下对Y型桥墩进行单调加载时受力性能分析,在加载过程中通过不同参数进行对比,包括:轴压比、墩高、材料强度、纵筋率、弯矩分布系数,对这些参数进行比较,分析Y型桥墩受力性能的影响因素。结果表明:在一定范围内随着轴压比的增加能显著影响桥墩的受力性能,墩高的增加则反之,在工程中不建议采用增大混凝土和钢筋强度的方法来提升桥墩的承载能力;随着墩顶弯矩的增大,桥墩顺桥向的初始刚度和极限荷载有所下降,但横桥向的初始刚度和极限荷载影响不大。(3)基于严寒环境温度初应力下对Y型桥墩进行抗震性能分析。通过建立9组不同的有限元模型,在低周期水平往复荷载的模拟加载下,分析Y型桥墩在不同墩高、不同轴压比和有无温度初应力下的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、耗能能力曲线,得出Y型桥墩抗震性能相关规律。结果表明:在低周往复水平荷载作用下滞回环比较饱满,桥墩具有良好的滞回性能和耗能能力,在一定范围内随着轴压比的增大,桥墩承载能力逐渐提高,耗能能力逐渐增强,同时随着墩高的增大,桥墩的刚度逐渐减小,耗能能力逐渐减弱。

关键词： Y型桥墩温度初应力有限元分析受力性能抗震性能滞回曲线

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