閱讀 6873 次 橋梁墩柱基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法
橋梁墩柱基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法
朱晞 江輝
北京交通大學(xué) 北京100044
引言
最近十多年來,淺源地震(如1995年日本阪神地震、l999年我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的集集地震、2008年我國(guó)四川的汶川地震等)導(dǎo)致靠近活動(dòng)斷層區(qū)域極為慘重的震災(zāi)后果,引起了各國(guó)抗震界的高度關(guān)注。出于地震災(zāi)害的教訓(xùn)和對(duì)傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方法的深刻反思,在 Bertero等學(xué)者初步研究的基礎(chǔ)上,美國(guó)加州結(jié)構(gòu)工程師聯(lián)合會(huì)(Stmetural Engineers Association of Califomia,SEAOC)提出了基于性能的地震工程(Peffomaance—Based Seismic Engineerin9,簡(jiǎn)稱PBSE)和基于性能的抗震設(shè)計(jì)(Performance—Based Seismic Design,簡(jiǎn)稱PBSD)的概念和理論框架。此后,美國(guó)應(yīng)用技術(shù)委員會(huì)(Applied Technology Council,ATC)發(fā)布的ATC-34[和ATC-40報(bào)告、美國(guó)聯(lián)邦緊急事務(wù)管理局(Federal Emergency Management Agency, FEMA)發(fā)布的FEMA273和FEMA274報(bào)告中,都包含了大量基于性能抗震設(shè)計(jì)的思想。在我國(guó),于2004年頒行的《建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計(jì)通則》(CECSl60:2004)中,也初步體現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想。
對(duì)于靠近活動(dòng)斷層區(qū)的近場(chǎng)地震動(dòng)而言,對(duì)建筑和橋梁結(jié)構(gòu)同時(shí)存在高能量和大變形的需求,有必要同時(shí)考慮二者對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。翟長(zhǎng)海、謝禮立(2006)以集集地震近場(chǎng)記錄為基礎(chǔ)的研究表明,在中短周期頻段由近場(chǎng)速度脈沖型地震動(dòng)給出的強(qiáng)度折減因子顯著小于一般地震動(dòng)給出的強(qiáng)度折減因子,說明將現(xiàn)有的強(qiáng)度折減因子(都是遠(yuǎn)場(chǎng)地震動(dòng)給出的)應(yīng)用到近場(chǎng)地區(qū)可能是不合適的。以預(yù)期性能指標(biāo)為控制參數(shù)的強(qiáng)度折減因子模型,探討發(fā)展一種能夠同時(shí)考慮近場(chǎng)脈沖型地震動(dòng)能量耗散和大變形需求的橋梁墩柱基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法。
1、橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)性指標(biāo)的確定
對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行基于性能的抗震設(shè)計(jì),首先應(yīng)該明確劃分其抗震性能水準(zhǔn)和性能指標(biāo)。在性能指標(biāo)的界定方面,Park等(Y.J.Park和R.S.An9,1985)從9座實(shí)際地震下遭受不同程度破壞的結(jié)構(gòu)中,分析得到了損傷指數(shù)DI(由Park—An9雙參數(shù)模型確定)與破壞等級(jí)的關(guān)系,將DI=0.4作為可修復(fù)破壞的臨界值,當(dāng)DI>1.0(后改為DI>0.8)時(shí),視作結(jié)構(gòu)倒塌。Hindi和Sexsmith(2001)根據(jù)鋼筋混凝土橋墩在地震動(dòng)循環(huán)加載下的損傷性能分布特征,給出如表1所示的損傷指數(shù)與破壞等級(jí)間關(guān)系,用于定義結(jié)構(gòu)在不同預(yù)期損傷狀態(tài)下的具體度量值。
表1 Hindi和Sexsmith建議的破壞等級(jí)
損傷指數(shù) |
破壞等級(jí) |
DI<0.1 |
無損傷 |
0.1≤DI<0.2 |
微小損傷,輕微開裂,極易維修 |
0.2≤DI<0.4 |
中等損傷,嚴(yán)重開裂,保護(hù)層剝落,可維修 |
0.4≤DI<0.6 |
嚴(yán)重?fù)p傷,大量開裂,鋼筋裸露,修復(fù)困難 |
0.6≤DI<1.0 |
嚴(yán)重?fù)p傷,混凝土壓潰,鋼筋屈曲,不可修復(fù) |
DI≥l.0 |
完全倒塌 |
為了考慮地震設(shè)防水準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)間的關(guān)系,潘龍?jiān)趨⒄諏?duì)比鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)不同震害等級(jí)的損傷指數(shù)范圍以及地震設(shè)防水準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,給出了如表2所示的鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)不同地震水平的損傷性能指標(biāo)。合理性能目標(biāo)的確定,有賴于震害觀測(cè)資料和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累,且和地震設(shè)防水準(zhǔn)和預(yù)期性能要求密切相關(guān),還需要大量的研究工作。
表2鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)不同地震水平的損傷性能指標(biāo)
類別 |
I(多遇地震) |
1I(設(shè)計(jì)地震) |
Ⅲ(罕遇地震) |
甲A |
0~0.25 |
00 |
0.25~0.50 |
甲B |
0~0.25 |
0.25~0.50 |
0.50~0.90 |
乙 |
0~0.25 |
0.25~0.50 |
0.50~0.90 |
丙 |
0~0.25 |
0 |
0.50~0.90 |
2、與抗震規(guī)范相容的基于性能指標(biāo)的非彈性位移設(shè)計(jì)譜
為了確定橋梁結(jié)構(gòu)的自振周期,需要給出與抗震設(shè)計(jì)規(guī)范相容的基于性能指標(biāo)的非彈性位移設(shè)計(jì)譜。為了和各規(guī)范動(dòng)力放大系數(shù)譜相融合,本文采用間接方法計(jì)算非彈性位移譜,即通過對(duì)彈性位移譜進(jìn)行合理的折減,而得出可用于設(shè)計(jì)的非彈性設(shè)計(jì)譜。
對(duì)于彈性SDOF系統(tǒng),相對(duì)譜位移與絕對(duì)譜加速度之間存在如下關(guān)系:
式中:Sae和Sde分別為相應(yīng)于周期T和某一固定黏滯阻尼比的彈性譜加速度與譜位移。而對(duì)非彈性SDOF系統(tǒng),確定性能指標(biāo)的非彈性譜加速度與彈性譜加速度之間存在下列近似關(guān)系:式中:RDI所提出的基于確定性能指標(biāo)的強(qiáng)度折減因子RDI。式中:DI為結(jié)構(gòu)的預(yù)期性能指標(biāo);μu為結(jié)構(gòu)單調(diào)加載延性變形能力,F1、F2、F3為回歸參數(shù)。則由式(1)和式(2)可得確定性能指標(biāo)的非彈性位移:
式中:μeq為與性能指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的等效延性系數(shù)(由式5定義),即可由式(4)推導(dǎo)出以預(yù)期性能指標(biāo)為控制參數(shù)的非彈性位移設(shè)計(jì)譜。圖1給出了根據(jù)美國(guó)UBC97規(guī)范Zone4區(qū)SA、Sc、SD三類場(chǎng)地、斷層距為2~5 km的動(dòng)力放大系數(shù)譜計(jì)算的確定性能指標(biāo)的非彈性位移譜。由于本文所建議RDI的有效周期范圍為0.2~4s,與此相對(duì)應(yīng),這里所得的非彈性位移譜最大有效周期也為4 s,更長(zhǎng)周期范圍有待進(jìn)一步研究。
圖1基于UBC97規(guī)范的確定性能指標(biāo)的非彈性位移譜(5%阻尼比)
3、橋梁墩柱基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法
結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法經(jīng)歷了由原來的單一設(shè)防水準(zhǔn)一階段設(shè)計(jì)逐漸發(fā)展到雙水準(zhǔn)或三水準(zhǔn)設(shè)防兩階段設(shè)計(jì)、三階段設(shè)計(jì),以至多水準(zhǔn)設(shè)防、多性能目標(biāo)準(zhǔn)則的基于結(jié)構(gòu)性能的設(shè)計(jì)的發(fā)展過程。從本質(zhì)上來說,基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法是對(duì)人們?cè)缬泄沧R(shí)的多級(jí)抗震設(shè)防思想的進(jìn)一步細(xì)化,通過將抗震設(shè)防目標(biāo)和設(shè)計(jì)過程直接相聯(lián)系,從而更準(zhǔn)確地把握結(jié)構(gòu)在不同地震動(dòng)水平下的實(shí)際性能。發(fā)展基于結(jié)構(gòu)性能的實(shí)用抗震設(shè)計(jì)方法,需要解決一系列問題,如何將性能目標(biāo)落實(shí)為具體的可以度量的性能指標(biāo)并貫穿到抗震設(shè)計(jì)的過程中是最核心的問題之一。
基于性能指標(biāo)的強(qiáng)度折減因子,在所推導(dǎo)的非彈性位移譜的基礎(chǔ)上,提出如下橋梁結(jié)構(gòu)基于性能思想的抗震設(shè)計(jì)方法流程,將性能目標(biāo)貫穿到設(shè)計(jì)過程當(dāng)中,而不是簡(jiǎn)單的事后驗(yàn)算。
(1)提出結(jié)構(gòu)的預(yù)期性能指標(biāo)DI并計(jì)算等效變形延性根據(jù)橋梁的重要性程度、場(chǎng)地的地震動(dòng)設(shè)防水準(zhǔn)和業(yè)主的需求確定橋墩的預(yù)期性能指標(biāo)DI;根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求與荷載情況確定墩頂質(zhì)量m、墩高H;選取材料參數(shù):混凝土軸心抗壓強(qiáng)度f′e,鋼筋屈服強(qiáng)度 fy鋼筋混凝土彈性模量E;根據(jù)材料和結(jié)構(gòu)類型確定結(jié)構(gòu)的極限延性變形能力μu;結(jié)合基于Park—Ang模型的改進(jìn)損傷評(píng)估模型,按不同的預(yù)期性能狀態(tài)推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)等效變形延性系數(shù)μeq:
式中:β為能量效應(yīng)權(quán)重因子,按照Park—Ang模型的建議通常取為0.15;χ為結(jié)構(gòu)滯回耗能與地震輸入能量之比;ζ′為結(jié)構(gòu)累積輸入能量與最大變形間的等效變形速度比。圖2給出了根據(jù)式(5)計(jì)算的在給定損傷性能指標(biāo)下考慮近場(chǎng)地震動(dòng)累積能量效應(yīng)的結(jié)構(gòu)等效變形延性需求。圖3給出了由式(5)計(jì)算的等效延性系數(shù)和Fajfar所建議的等效延性因子模型[15]的對(duì)比,表明在同樣的結(jié)構(gòu)單調(diào)變形能力下,近場(chǎng)地震動(dòng)所容許的變形限值更小。
圖3建議的等效延性因子和Fajfar模型對(duì)比
(2)計(jì)算目標(biāo)位移△d
△d與結(jié)構(gòu)的形式以及設(shè)計(jì)極限狀態(tài)(預(yù)期性能目標(biāo))有關(guān),在橋梁墩柱的抗震設(shè)計(jì)中,容許位移可根據(jù)結(jié)構(gòu)的幾何要求(如支承長(zhǎng)度)確定,以確保相鄰橋跨不會(huì)發(fā)生碰撞或相反運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致落梁,可參照Calvi等給出的如下公式估計(jì):△d=δH(6)式中:δεsy為漂移比,可按下式確定:δ=μeqΦYH/3(7)其中Φy =λεsy /D(8)式中:εsy為鋼筋的屈服應(yīng)變,可取為2%。;D為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和構(gòu)造初始假定的截面高度;λ為無量綱系數(shù),依賴于橋墩截面首次屈服時(shí)受壓區(qū)的厚度以及非線性彎矩一曲率圖上屈服曲率的位置,Calvi等建議取為1.5。
(3)確定結(jié)構(gòu)自振周期
根據(jù)場(chǎng)地類型、預(yù)期設(shè)計(jì)性能指標(biāo)叫和目標(biāo)位移限值△d,由確定性能指標(biāo)的非線性位移設(shè)計(jì)譜(圖1)查出結(jié)構(gòu)基階自振周期Te,對(duì)于阻尼比ξ不同的結(jié)構(gòu),可參照各規(guī)范方法進(jìn)行阻尼折減。Te = f/(
(4)計(jì)算設(shè)計(jì)地震力
根據(jù)場(chǎng)地類型和設(shè)防水準(zhǔn)選擇設(shè)計(jì)地震動(dòng)水平(本文中選取UBC97規(guī)范設(shè)計(jì)譜作為彈性加速度設(shè)計(jì)譜),根據(jù)設(shè)計(jì)性能指標(biāo)對(duì)彈性設(shè)計(jì)譜進(jìn)行非彈性強(qiáng)度折減,由下式確定期望設(shè)計(jì)水平力Fd和墩底設(shè)計(jì)彎矩Md:Fd=m·αg·β(T,ξ)/RDI(T,DI,μu) (10)Md =Fd·H(11)式中:αg 為所在場(chǎng)地設(shè)計(jì)地震峰值加速度,β(T,ξ)為由設(shè)計(jì)規(guī)范給出的對(duì)應(yīng)周期的動(dòng)力放大系數(shù)。
(5)進(jìn)行截面設(shè)計(jì)、配筋
鋼筋混凝土墩柱的截面慣性矩與縱向配筋率和軸壓比等因素有關(guān),設(shè)計(jì)中截面慣性矩用開裂慣性矩Ier:
式中:Ier為受拉鋼筋屈服時(shí)開裂截面的抗彎慣性矩;Ig為毛截面的抗彎慣性矩;Pl為縱向含筋率;P為軸力;Ac為墩柱截面面積。對(duì)于以彎剪變形為主的墩柱,截面開裂慣性矩Ier可由下式導(dǎo)出:
其中:Keff為橋墩等效剛度。根據(jù)所得到的設(shè)計(jì)彎矩Md和合理的軸壓比ηk,調(diào)整橋墩截面初始幾何尺寸。
縱向鋼筋:由所估計(jì)的截面幾何尺寸和對(duì)應(yīng)的軸壓比,可由式(12)導(dǎo)出縱向配筋率的計(jì)算公式:
Kowalsky等建議的經(jīng)濟(jì)配筋率范圍為0.7%≤Pl≤4%,我國(guó)《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50111一2006)也規(guī)定:墩身主筋全截面配筋率不應(yīng)小于0.5%,也不宜大于4%。如果縱向配筋率不在此范圍內(nèi),則應(yīng)調(diào)整所設(shè)定的截面幾何尺寸從第(2)步重新計(jì)算。
箍筋:橫向箍筋在延性橋墩中起到三方面的作用:①約束塑性鉸區(qū)混凝土;②提供抗剪能力;③防止縱向鋼筋壓屈。配箍率與截面延性要求有關(guān),先由結(jié)構(gòu)等效延性系數(shù)μeq確定截面曲率延性系數(shù)μφ ,可按下式計(jì)算:
式中:Hp為墩中塑性鉸長(zhǎng)度,與塑性變形的發(fā)展和極限壓應(yīng)變有很大關(guān)系,試驗(yàn)結(jié)果離散性大,目前主要由經(jīng)驗(yàn)確定,可按下式計(jì)算[20]:Hp = 0.08H+0.022fyds (16)其中:fy為縱向鋼筋的屈服強(qiáng)度(N/nm²);ds為縱向鋼筋的直徑(m)。對(duì)于箍筋,歐洲規(guī)范(Eurocode8)根據(jù)截面的延性系數(shù)μφ給出了如下的配筋公式:
矩形截面:
圓形截面:
式中:AO為截面的核心混凝土面積;ωω為力學(xué)配箍率,體積配箍率可按下式計(jì)算:Pω =ωωf′/fy(19)以上配筋公式考慮了箍筋對(duì)混凝土的約束效應(yīng),以確保墩柱塑性鉸區(qū)的變形和耗能能力。
(6)校核與驗(yàn)算
進(jìn)行延性設(shè)計(jì)能力方面的驗(yàn)算,包括截面抗剪、防止縱向鋼筋屈曲與非塑性鉸區(qū)抗彎能力等的驗(yàn)算。
從上述基于性能指標(biāo)的橋梁墩柱迭代抗震設(shè)計(jì)過程可以看出,本文所建議方法結(jié)合了反應(yīng)譜法和基于位移抗震設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又能夠有效地將性能指標(biāo)貫穿到設(shè)計(jì)過程當(dāng)中。
4、設(shè)計(jì)實(shí)例
選用與UBC97規(guī)范對(duì)應(yīng)的Sc類場(chǎng)地設(shè)計(jì)鋼筋混凝土橋梁墩柱,設(shè)計(jì)烈度為9度(0.4g),橋墩墩頂質(zhì)量取為m=200t,墩高的容許范圍為6~15m,墩柱混凝土軸心抗壓強(qiáng)度為40 MPa,縱筋屈服強(qiáng)度為400 MPa,箍筋屈服強(qiáng)度為235 MPa,鋼筋混凝土彈性模量E為31.62 GPa,橋墩阻尼比為5%,混凝土保護(hù)層厚度取為截面直徑的l/20。設(shè)定橋墩的預(yù)期性能指標(biāo)為DI=0.2、0.4、0.6和0.8來進(jìn)行截面抗震設(shè)計(jì),以分別代表橋墩“微小損傷”、“中等破壞”、“嚴(yán)重破壞”和“接近倒塌”四種不同的性能狀態(tài)。
表3給出了在固定軸力的前提下,對(duì)應(yīng)于不同的墩高,根據(jù)不同的性能指標(biāo)選取不同的橋墩直徑進(jìn)行配筋計(jì)算的設(shè)計(jì)結(jié)果。圖4至圖7是基于UBC97規(guī)范設(shè)計(jì)譜由本文建議方法設(shè)計(jì)得到的圓形等截面橋墩的抗震設(shè)計(jì)結(jié)果。由表3配箍率的計(jì)算可看出。所有墩高和截面尺寸計(jì)算出的配箍率都為力學(xué)配箍率的下限值0.180,說明在小軸壓比的情況下,墩柱變形以彎曲為主,配箍率只要滿足構(gòu)造要求即可。圖4給出了不同性能指標(biāo)條件下設(shè)計(jì)彎矩隨墩柱直徑增大的變化情況,隨橋墩截面直徑的變大,設(shè)計(jì)彎矩也相應(yīng)增大,且墩高越大,橋墩設(shè)計(jì)彎矩也越大。圖5反映了縱向配筋率隨墩柱直徑的變化,在固定軸力的前提下,橋墩高度越高,為使橋墩達(dá)到相同的性能指標(biāo)所需的直徑越大,在確定的墩高下,墩的縱向配筋率隨截面尺寸的增大迅速降低,且本文設(shè)計(jì)的實(shí)際配筋率均處于Priestley等建議的經(jīng)濟(jì)配筋率范圍內(nèi)(0.7%≤Pl≤4%)。圖6給出了設(shè)計(jì)彎矩隨設(shè)計(jì)性能指標(biāo)變化的情況,隨著設(shè)計(jì)性能指標(biāo)值的增大,表示結(jié)構(gòu)在預(yù)期地震水準(zhǔn)下的允許損傷程度上升,不同墩高墩柱的設(shè)計(jì)彎矩分布規(guī)律相同,均以較大幅度下降。圖7討論了各種高度橋墩的設(shè)計(jì)直徑隨性能指標(biāo)的關(guān)系,隨DI的提高,結(jié)構(gòu)的抗震性能要求降低,橋墩直徑隨之下降,體現(xiàn)了基于性能抗震設(shè)計(jì)思想的合理性。
5、算例橋墩的實(shí)際地震動(dòng)及模擬脈沖波時(shí)程檢驗(yàn)
為了驗(yàn)證本文建議方法的合理性,采用兩組地震動(dòng)加速度時(shí)程(E1、E2),建立實(shí)體橋墩有限元模型進(jìn)行非線性時(shí)程分析,對(duì)根據(jù)不同預(yù)期性能指標(biāo)設(shè)計(jì)所得的橋墩進(jìn)行驗(yàn)算。圖8表示不同高度橋墩在各種直徑時(shí)的墩頂位移時(shí)程曲線,在同一種墩高時(shí),不同設(shè)計(jì)性能目標(biāo)的墩所得的彈塑性時(shí)程位移峰值之間差別較為明顯,但均沒有超過與預(yù)期性能目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)初始位移限值,體現(xiàn)了性能目標(biāo)的核心控制作用。當(dāng)DI=0.60時(shí),從圖中可以看出,四種高度橋墩的直徑分別為0.68m、0.75m、0.86m、0.98m時(shí),其最大彈塑性位移依次為0.114m、0.173m、0.226m和0.337m,除l5m墩最大墩頂位移超過限值11.4%外,其他橋墩均沒有超過和預(yù)期性能指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的位移限值,可滿足工程要求。圖9給出了9m、12m、15m高橋墩在不同性能指標(biāo)下設(shè)計(jì)結(jié)果的損傷時(shí)程均值曲線。表4列出了設(shè)計(jì)橋墩在實(shí)際地震記錄(E1)和模擬脈沖波(E2)下的動(dòng)力時(shí)程結(jié)果對(duì)比。對(duì)本文選用的實(shí)際近場(chǎng)地震記錄分組(E1),除l5m墩在 DI=0.80時(shí)的實(shí)際損傷均值略高于預(yù)期目標(biāo)(9.4%)外,其他所有高度橋墩的時(shí)程分析結(jié)果均沒有超過預(yù)期性能指標(biāo),但隨著橋墩高度的增大而趨于接近預(yù)期性能目標(biāo);而對(duì)于四條模擬脈沖記錄分組(E2),對(duì)12m和15m高度橋墩在高損傷性能指標(biāo)下的損傷均值則略大,但也都在15%的范圍內(nèi),原因在于本文模擬脈沖的周期Tp和橋墩自振周期Te相接近而存在放大效應(yīng)。總體來看,模擬脈沖的計(jì)算結(jié)果和實(shí)際記錄較為接近,模擬脈沖和實(shí)際記錄的時(shí)程分析結(jié)果證明本文建議方法能基本控制橋墩的實(shí)際損傷在預(yù)期性能指標(biāo)的范圍之內(nèi)。
圖8各種墩高不同直徑時(shí)墩頂位移時(shí)程曲線(由E2模擬脈沖計(jì)算)
表4設(shè)計(jì)橋墩的實(shí)際地震記錄和模擬脈沖波的動(dòng)力時(shí)程檢驗(yàn)結(jié)果
注:表中“一”號(hào)表示時(shí)程分析結(jié)果均值高于預(yù)期性能目標(biāo)值。
圖10橋墩損傷均值沿橋墩高度分布
對(duì)不同高度和直徑的橋墩,分別計(jì)算了4條實(shí)際近場(chǎng)地震記錄(E1)和4條模擬脈沖地震動(dòng)(E2)下墩體不同高度處單元的實(shí)際損傷指標(biāo)DI的均值:圖10給出了損傷值沿橋墩高度的分布特征,圖中5,為表示計(jì)算單元處高度和橋墩高度之比的無量綱參數(shù)。可看出,當(dāng)橋墩高度H為12m以下時(shí),損傷大體接近梯形分布,和以第一階模態(tài)起控制作用的低矮橋墩輸人能量分布規(guī)律類似;而對(duì)于高度為15m的橋墩,則存在損傷不均勻分布的放大效應(yīng).應(yīng)是多階模態(tài)共同作用的結(jié)果,表明對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比更大的高柔橋墩和非規(guī)則全橋結(jié)構(gòu),有必要考慮多階模態(tài)效應(yīng)的影響。
6、結(jié)論
針對(duì)有高能量輸入和大變形需求的近斷層地震動(dòng),結(jié)合當(dāng)前獲得廣泛關(guān)注的基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想,本文融合反應(yīng)譜法和基于位移設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn),推導(dǎo)了和UBC97抗震設(shè)計(jì)規(guī)范相容的確定性能指標(biāo)的非彈性位移譜,發(fā)展了一種橋墩結(jié)構(gòu)直接基于性能指標(biāo)的抗震設(shè)計(jì)方法,將結(jié)構(gòu)的預(yù)期性能指標(biāo)貫穿到抗震設(shè)計(jì)的全過程當(dāng)中。以不同高度和預(yù)期性能目標(biāo)的RC橋墩為對(duì)象,進(jìn)行了截面設(shè)計(jì)和配筋計(jì)算,并用近場(chǎng)記錄和等效模擬脈沖進(jìn)行了橋墩非線性時(shí)程驗(yàn)算,驗(yàn)證了本文方法適用于以彎、剪變形為主的中、低高度橋墩,對(duì)于高橋墩和非對(duì)稱全橋結(jié)構(gòu),則還需要進(jìn)一步研究。
(本文來源:陜西省土木建筑學(xué)會(huì) 文徑網(wǎng)絡(luò):溫紅娟 劉紅娟 尹維維 編輯 文徑 審核)