大跨度桥梁抗震设计理论与方法

目录 前言 第1章 大跨度桥梁的抗震设防标准及性能目标1 1.1 国内外研究现状及发展趋势1 1.2 重现期与设计地震加速度4 1.2.1 重现期与超越概率4 1.2.2 超越概率与设计地震加速度5 1.3 B类工程的多遇地震重现期5 1.4 A类工程的地震设防标准6 1.5 抗震性能目标8 1.6 本章小结11 参考文献11 第2章 大跨度桥梁的典型震害及其分析13 2.1 大跨度拱桥的震害13 2.2 大跨度斜拉桥的震害18 2.3 大跨度悬索桥的震害22 2.4 本章小结23 参考文献24 第3章 大跨度桥梁的抗震概念设计25 3.1 抗震概念设计的意义25 3.2 国内外规范中的一般规定26 3.2.1 欧洲抗震设计规范26 3.2.2 我国铁路工程抗震设计规范28 3.2.3 我国公路桥梁抗震设计细则29 3.2.4 我国城市桥梁抗震设计规范30 3.3 抗震概念设计的经典案例32 3.3.1 希腊里奥-安托里恩大桥33 3.3.2 苏通大桥主航道桥34 3.3.3 美国奥克兰海湾新桥35 3.4 大跨度桥梁抗震概念设计应考虑的基本因素36 3.4.1 地震与桥梁抗震36 3.4.2 不同桥型的抗震原则37 3.4.3 常用减隔震装置38 3.4.4 桥梁减隔震技术的现状及发展趋势43 3.4.5 减隔震技术的适用条件及特殊要求46 3.4.6 常用减隔震装置在国内外桥梁中的应用46 3.5 高烈度地震区大跨度桥梁的抗震概念设计50 3.5.1 大跨度桥梁抗震概念设计总体要求50 3.5.2 大跨度桥梁抗震概念设计原则51 3.5.3 大跨度桥梁抗震概念设计方法52 3.6 本章小结54 参考文献54 第4章 大跨度桥梁动力分析模型与地震反应分析方法56 4.1 动力分析模型建立基本要求56 4.2 瑞利阻尼使用方法56 4.3 黏滞阻尼器与冲击传递装置的分析模型61 4.4 摩擦摆减隔震支座分析模型63 4.5 金属阻尼器的分析模型64 4.6 弹塑性梁柱单元65 4.7 大跨度桥梁地震反应分析方法67 4.7.1 地震反应分析的实用性67 4.7.2 反应谱分析方法68 4.7.3 时程分析方法69 4.7.4 弹性地震反应分析方法71 4.7.5 弹塑性地震反应分析方法72 4.8 本章小结72 参考文献72 第5章 大跨度桥梁地震动及其输入模式74 5.1 引言74 5.1.1 地震动与结构抗震设计理论74 5.1.2 静力理论阶段74 5.1.3 反应谱理论阶段75 5.1.4 动力理论阶段75 5.1.5 基于性能抗震设计思想75 5.1.6 地震动加速度记录的来源76 5.2 地震动参数及其特性77 5.2.1 地震动特性及其影响因素77 5.2.2 近场地震动特性78 5.2.3 地震动的空间变化特性80 5.3 国内外规范中地震动输入的一般规定81 5.3.1 公路桥梁抗震设计细则81 5.3.2 城市桥梁抗震设计规范82 5.3.3 铁路工程抗震设计规范83 5.3.4 日本铁道抗震设计规范83 5.3.5 欧洲桥梁抗震设计规范83 5.3.6 建筑结构抗震设计规范85 5.4 算例分析85 5.4.1 基本参数85 5.4.2 行波效应影响分析87 5.4.3 强震记录的影响分析92 5.4.4 近场地震动效应影响分析95 5.4.5 地震动输入方式影响分析99 5.5 本章小结103 参考文献103 第6章 大跨度桥梁的抗震性能指标及抗震验算105 6.1 抗震性能指标及其确定原则105 6.1.1 地震破坏类型与性能指标105 6.1.2 应变、曲率及位移指标105 6.1.3 损伤指数指标106 6.2 钢筋混凝土桥墩的抗震性能指标108 6.2.1 钢筋混凝土桥墩的性能水准及其量化108 6.2.2 钢筋混凝土墩柱的试验研究113 6.2.3 大跨度桥梁钢筋混凝土桥墩的性能指标118 6.3 钢管混凝土拱肋的抗震性能指标119 6.3.1 钢管混凝土墩柱的试验研究119 6.3.2 钢管截面全过程分析125 6.3.3 钢管混凝土拱肋的性能水准及其量化129 6.4 钢桥墩的抗震性能指标132 6.4.1 钢桥墩柱的地震破坏132 6.4.2 国内外规范的规定133 6.4.3 钢桥墩的抗震性能指标135 6.5 抗震验算136 6.6 本章小结136 参考文献136 第7章 斜拉桥桥塔非线性抗震性能139 7.1 动力分析模型139 7.1.1 基本数据139 7.1.2 索塔模拟140 7.1.3 拉索模拟方法141 7.1.4 成桥状态模拟141 7.1.5 主梁、桥墩及边界连接模拟142 7.1.6 模型验证143 7.2 地震动输入143 7.3 斜拉桥的增量动力分析144 7.3.1 增量动力分析方法144 7.3.2 增量动力分析曲线及结果分析145 7.4 抗震对策151 7.5 本章小结153 参考文献154 第8章 横梁屈服对斜拉桥横向地震反应的影响156 8.1 动力分析模型156 8.1.1 基本分析数据156 8.1.2 结构有限元分析模型156 8.2 地震动输入158 8.3 横梁的能力与需求比158 8.4 横梁屈服对横桥向抗震性能的影响159 8.4.1 横梁塑性行为的模拟159 8.4.2 考虑横梁屈服的地震反应分析159 8.5 本章小结163 参考文献164 第9章 斜拉桥拉索地震反应分析165 9.1 工程背景166 9.2 有限元分析模型和地震动输入166 9.2.1 有限元分析模型166 9.2.2 地震动输入168 9.3 斜拉索地震反应169 9.3.1 无阻尼器工况下的拉索地震反应169 9.3.2 有阻尼器工况下的拉索地震反应170 9.4 本章小结172 参考文献173 第10章 大跨度钢管混凝土拱桥非线性抗震性能174 10.1 地震反应分析模型建立174 10.2 模型验证175 10.3 横撑屈服对大跨度钢管混凝土拱桥抗震性能的影响175 10.4 大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的增量动力分析177 10.5 本章小结181 参考文献181 第11章 藏木雅鲁藏布江大桥抗震设计182 11.1 工程概况及抗震设防目标182 11.1.1 工程概况182 11.1.2 抗震设防目标183 11.2 抗震概念设计183 11.2.1 主要构件的抗震概念设计183 11.2.2 次要构件的抗震概念设计184 11.3 有限元模型及动力特性184 11.4 行波效应分析186 11.5 三向地震动输入分析186 11.6 抗震性能验算188 11.7 本章小结189 参考文献189 第12章 超长联大跨度连续梁桥抗震设计191 12.1 工程概况191 12.2 抗震设防标准与性能目标192 12.3 减隔震设计192 12.3.1 隔震支座布置方案及主要设计参数193 12.3.2 阻尼器的布置方案及主要设计参数194 12.4 减隔震效果分析194 12.4.1 动力分析模型194 12.4.2 地震动输入195 12.4.3 结果及其分析195 12.5 抗震性能验算199 12.6 支座抗剪螺栓设计200 12.7 本章小结200 参考文献200 附录 大跨度斜拉桥中黏滞阻尼器的阻尼常数C的确定方法202