原创《超大跨斜拉桥横向地震破坏模式和损伤控制分析》：该文是关于斜拉桥论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
摘 要： 地震作用下控制结构合理的破坏模式是保证其震后安全性的基础,而目前对超大跨度缆索桥梁破坏模式及其控制的研究仍显不足.以一座试设计的主跨1 400 m斜拉桥为例,采用弹塑性分析方法并引入地震损伤指标研究了地震作用下横向约束体系的地震损伤和破坏模式；为提高结构的整体抗倒塌能力,研究了极端地震作用下损伤控制策略对桥梁地震损伤和破坏模式的影响；在此基础上,进一步研究了主塔上横系梁刚度和耗能能力以及附加耗能构件对主塔地震损伤分布的影响.结果表明：在横向极端地震作用下,主塔上、下塔柱区段几乎同时遭受损伤,发生双塑性铰的破坏模式；附加耗能阻尼器的损伤控制策略可显著控制桥墩的地震损伤,但不能完全有效控制主塔损伤；在优化参数的基础上,若在上塔柱区段附加一定数量的耗能构件,则可合理改善主塔的破坏模式使其满足地震损伤控制目标.关键词： 斜拉桥； 横向极端地震作用； 破坏准则； 破坏模式； 损伤控制策略
中图分类号：U442.5+5； TU311.3文献标识码： A文章编号： 10044523（2013）06091512
引言
目前中国正在建设或规划包括大跨度桥梁在内的跨海工程,其中,斜拉桥是一种具有很强竞争力的大跨度桥型.一些规划中的桥址处于强震区,因此确保大跨度桥梁的地震安全性是十分重要的课题.近年世界范围发生的几次大地震造成现代桥梁结构的严重破坏甚至倒塌,引发严重次生灾害,直接危害了人类生命财产安全.桥梁在强震作用下的破坏模式及倒塌机理受到广泛关注[1～4],但已有研究工作主要针对高架立交等中小跨径桥梁.1999年台湾921集集大地震导致即将竣工的集鹿斜拉桥遭受重创,为斜拉桥震害提供了宝贵案例,同时也促进了缆索桥梁抗震研究的进展.如周智杰基于结构承载能力评估了集鹿斜拉桥的损伤破坏,并和实际震害进行对比[5]；刘金龙研究了滨州黄河多塔斜拉桥不同结构体系在纵向的失效模式[6]；最近,聂利英等探讨了一般地震作用下大跨度悬索桥的纵向破坏模式及其特征,指出其桥塔地震破坏模式为具有同时性特征的双塑性铰破坏模式[7].另一方面,以减少地震对桥梁结构的损伤或通过改变结构的破坏模式以控制倒塌为目的,近年来,采取消能减振措施的研究和技术开发得到了长足发展和应用[8,9].如叶爱君等分析了不同结构体系及消能措施对大跨度斜拉桥地震响应的影响[10]；徐略勤等以宁波大榭二桥为例,探讨了挡块限位装置对斜拉桥横向抗震体系的影响[11]；在国外,控制结构地震损伤的新概念和新结构体系也在实际工程中得到应用[12,13]；作者研究了一座试设计的主跨1 400 m斜拉桥纵向的地震损伤,并提出以辅助墩作为牺牲耗能构件的损伤控制策略[14].然而到目前为止,对于超大跨缆索桥梁的地震破坏模式和损伤控制的特殊性,尤其是强地震作用下对桥梁横向失效模式和损伤控制的研究尚不足.
本文以一座试设计的主跨1 400 m斜拉桥为例,采用弹塑性分析方法并以Park指数和曲率延性系数做为损伤指标,研究了横向约束体系的地震损伤和破坏模式.通过在塔梁、墩梁间附加横向耗能阻尼器等措施控制结构的地震损伤和改善破坏模式,以提高结构的整体抗倒塌能力；并讨论了在横向极端地震荷载（PGA等于1.0g）下附加耗能阻尼器的减震体系、阻尼参数和辅助墩刚度对斜拉桥地震损伤控制效果的影响；在此基础上,进一步研究了主塔上横梁刚度和耗能能力以及附加非结构耗能构件等的性能参数对主塔地震损伤分布的影响.
1结构地震损伤分析
1.1结构的能量分析模型地震作用下,附加了被动耗能装置结构的非线性运动方程可表示为M+C+K（X）X等于-MIg+Nfp（1）式中M,C,K（X）分别为结构的质量、阻尼和时变刚度矩阵；,,X分别为结构的加速度、速度以及位移向量；g为地面运动加速度；I,N分别为地震激励和被动控制力位置矩阵；负号“-”表示等效力和地面加速度的方向相反；fp为被动耗能阻尼力向量,表示如下fp等于KdUd+Cdαd（2）式中Kd和Cd分别为附加耗能装置的等效刚度和阻尼矩阵；Ud和d分别为连接耗能装置两端节点的相对位移、速度向量.
4.2各减震体系的参数优化及控制效果分析
前述分析表明：主塔截面1,3和墩底等截面易形成塑性铰,属抗震薄弱部位,特别是主塔上横梁附近的截面1位置,损伤较为严重,值得重点关注；而主梁、拉索还处弹性阶段,因此接下来仅列出这些易损部位的Park指数和曲率延性系数,讨论不同减震体系及阻尼系数的损伤控制效果.横向约束体系、减震体系A,B和C在极端地震（PGA等于10g）作用下,各构件关键截面的地震损伤指标和各阻尼器的变形需求分别列于表3和表4中,其中减震体系C中辅助墩的损伤指标不可得.
和横向约束体系相比,减震体系A各工况的主塔截面1和3的地震损伤明显减小,如工况5分别约减小52%和66%.通过减震体系A的参数优化可知,当阻尼系数C较大时,将增加桥墩的负担；当阻尼系数C较小时,尽管可适度减小桥墩的损伤,但将带来较大的阻尼器变形；因此优化参数应同时兼顾塔、墩的损伤和阻尼器的变形.比较而言,工况5的整体控制效果更好.
5结论
通过上述分析,可得到以下结论：
（1）对于超大跨斜拉桥横向约束体系,在极端地震作用下,主塔锚固区和上横梁交接截面和塔底截面附近几乎同时遭受严重损伤,发生双塑性铰的失效模式.这是随着跨度增加和主塔增高而带来的斜拉桥主塔失效模式的新特点；桥墩则仅墩底发生屈服或局部失效,为典型的弯曲塑性破坏模式；主梁和拉索的最大应力均未超过各自的损伤判别值,处于弹性状态,且仍具有较大冗余抗震承载能力.
（2）塔梁间增设横向阻尼器可有效减轻主塔截面的损伤和改变其破坏模式,但整体控制效果尚不能满足将主塔控制在轻微损伤程度内的要求；墩梁间增设横向阻尼器对桥墩的损伤控制效果明显,但对主塔的损伤控制帮助不大；从整体控制效果考虑,在塔梁、墩梁间均附加阻尼器的减震体系的控制效果相对较好.
斜拉桥论文参考资料：
结论：超大跨斜拉桥横向地震破坏模式和损伤控制分析为关于本文可作为相关专业斜拉桥论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文斜拉桥属于什么桥论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
