公路梁桥位移型抗震分灾系统研究
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摘要
桥梁结构是抗震救灾生命线工程中极为重要的枢纽工程，其抗震性能的优劣不仅影响到救灾行动的实施，更是灾后重建与修复工作的保障，对其进行完善的抗震设防具有十分重要的意义。
论文总结桥梁结构在历次大震中的震害情况，认为结构没有应对遭遇大于设防烈度强烈地震的能力、地基失效或采用不当的设计与施工方法是导致桥梁在地震中发生破坏的主要原因。针对超预期地震的发生，论文分析了强烈地震的相关参数及特点，研究发现强震的强度具有一定的超预期性，在远场地震波中长周期成分较为丰富，地震持时也相对较长，且在规模上具有丛集的特征。对桥梁抗震设计的发展及设计方法的特点进行了回顾与总结，重点介绍了基于性能抗震设计中的分灾抗震设计方法，举例说明了分灾设计在桥梁结构中的应用及研究现状。
结合分灾抗震设计思想，首次定义了抗震分灾系统：以实现结构抗震分灾功能为目标、力保结构在地震作用下达到整体安全、在结构使用寿命期间内所需总费用最小且相互关联的分灾构件的集合体。并从分灾元件的分灾模式角度，将抗震分灾系统分为耗能型抗震分灾系统以及位移型抗震分灾系统，从中选择位移型抗震分灾系统作为本文桥梁结构的分灾模式。
采用动力时程分析方法对结构的地震响应进行了分析，针对结构在中震及大震作用下位移响应过大的情况提出了分灾抗震设计的必要性。结合各位移型抗震分灾元件（支座、伸缩装置、搁置长度、限位装置、连梁装置）的相关规定及已有的研究成果，对分灾元件进行参数设计，并对其各自的分灾效果进行了分析。分析发现，选择合理参数的位移型抗震分灾元件可有效减小桥梁结构在地震荷载作用下产生的较大位移，并有防止结构发生落梁和碰撞、增大结构整体性的作用。
对设置不同工况位移型抗震分灾系统时的结构地震响应、分灾系统的作用效果及作动规律进行了分析，研究发现随着分灾元件配置的不断完善，分灾系统的分灾效果更明显。各分灾元件在使用过程中均能发挥其功能要求，分灾元件之间有一定的相互保护作用，论文给出了位移型抗震分灾系统各元件的设计控制条件及位移作用范围。分灾系统的设置可有效起到减小结构位移的作用，能够防止其发生落梁和碰撞。采用强震及强震序列对位移型抗震分灾系统的分灾效果及各元件的作动规律进行了验证，尽管分灾元件在强震作用下有发生破坏的可能，但分灾系统的设置能有效限制结构在超预期强震作用时产生的较大位移。
Bridge plays an extremely important role as the pivotal project of lifeline engineeringduring earthquake, the seismic performance of it will not only influence the disaster reliefbut also guarantee the post-disaster reconstruction and repair work, so it has vitalsignificance to make perfect seismic design for it.
The thesis summed up the bridge damage in all previous earthquake, come to theconclusion that if the bridge hasn’t enough capacity to reply stronger earthquake than design,the foundation failure, or using improper design and construction method the bridge will bedamaged. Specific to the over-expected earthquake, the related parameters andcharacteristics of strong earthquake has been analyzed, the conclusion shows that somestrong earthquake have the characteristic of over-expected intensity, richer long-periodic infar-field, longer duration and clustery scale. The development of seismic design for bridgeand the characteristics of the design method have been reviewed, the damage-reductionseismic design which belongs to the performance-based seismic design has been elaboratedescribed, the usage and study situation of damage-reduction seismic design in the bridgeengineering has been illustrated.
Combined with the damage-reduction seismic design, the damage-reduction seismicsystem has been defined. It was an aggregate composed with related damage-reductioncomponents, which making bridge to achieve the seismic capability and integral securitywith minimum total cost. From the standpoint of damage-reduction method, it was beenclassified to be the energy consuming type and the displacement controlling type. The latterwas the method been choose in the paper.
The time history analysis method was been used to analyse the seismic response of thebridge, and than the necessity of performance-based seismic design was been proposed tothe large displacement under medium earthquakes and large earthquakes. Combined withthe relevant regulations and existing research results of damage-reduction seismiccomponents such as bearing, expansion equipment, supporting length, limiting device andunseating prevention device, the parameter design and effect analysis was been used. The result shows that setting up reasonable damage-reduction components can decrease the largedisplacement under the earthquake effectively, prevent the failure of bearings and collision,and increase the integrity of the structure.
Comparative analyzed the seismic response of bridges and actuating law ofdamage-reduction components with different composition, it shows that the more perfectthe configuration was been used the better effect the displacement been reduced. All thecomponents could exert their function requirement and protect each other, the designrequirement and displacement scopes of them were been provided then. The ensemble useof damage-reduction system could decrease the displacement of bridge and prevent thefailure of bearings and collision effectively. Then strong earthquake and earthquakesequence were been used to prove the effect of the damage-reduction system and actuatinglaw of the components, it was showed that the damage-reduction system could decrease thedisplacement of bridge under over-expected earthquake, but the components were probablyto be damaged.
论文总结桥梁结构在历次大震中的震害情况，认为结构没有应对遭遇大于设防烈度强烈地震的能力、地基失效或采用不当的设计与施工方法是导致桥梁在地震中发生破坏的主要原因。针对超预期地震的发生，论文分析了强烈地震的相关参数及特点，研究发现强震的强度具有一定的超预期性，在远场地震波中长周期成分较为丰富，地震持时也相对较长，且在规模上具有丛集的特征。对桥梁抗震设计的发展及设计方法的特点进行了回顾与总结，重点介绍了基于性能抗震设计中的分灾抗震设计方法，举例说明了分灾设计在桥梁结构中的应用及研究现状。
结合分灾抗震设计思想，首次定义了抗震分灾系统：以实现结构抗震分灾功能为目标、力保结构在地震作用下达到整体安全、在结构使用寿命期间内所需总费用最小且相互关联的分灾构件的集合体。并从分灾元件的分灾模式角度，将抗震分灾系统分为耗能型抗震分灾系统以及位移型抗震分灾系统，从中选择位移型抗震分灾系统作为本文桥梁结构的分灾模式。
采用动力时程分析方法对结构的地震响应进行了分析，针对结构在中震及大震作用下位移响应过大的情况提出了分灾抗震设计的必要性。结合各位移型抗震分灾元件（支座、伸缩装置、搁置长度、限位装置、连梁装置）的相关规定及已有的研究成果，对分灾元件进行参数设计，并对其各自的分灾效果进行了分析。分析发现，选择合理参数的位移型抗震分灾元件可有效减小桥梁结构在地震荷载作用下产生的较大位移，并有防止结构发生落梁和碰撞、增大结构整体性的作用。
对设置不同工况位移型抗震分灾系统时的结构地震响应、分灾系统的作用效果及作动规律进行了分析，研究发现随着分灾元件配置的不断完善，分灾系统的分灾效果更明显。各分灾元件在使用过程中均能发挥其功能要求，分灾元件之间有一定的相互保护作用，论文给出了位移型抗震分灾系统各元件的设计控制条件及位移作用范围。分灾系统的设置可有效起到减小结构位移的作用，能够防止其发生落梁和碰撞。采用强震及强震序列对位移型抗震分灾系统的分灾效果及各元件的作动规律进行了验证，尽管分灾元件在强震作用下有发生破坏的可能，但分灾系统的设置能有效限制结构在超预期强震作用时产生的较大位移。
Bridge plays an extremely important role as the pivotal project of lifeline engineeringduring earthquake, the seismic performance of it will not only influence the disaster reliefbut also guarantee the post-disaster reconstruction and repair work, so it has vitalsignificance to make perfect seismic design for it.
The thesis summed up the bridge damage in all previous earthquake, come to theconclusion that if the bridge hasn’t enough capacity to reply stronger earthquake than design,the foundation failure, or using improper design and construction method the bridge will bedamaged. Specific to the over-expected earthquake, the related parameters andcharacteristics of strong earthquake has been analyzed, the conclusion shows that somestrong earthquake have the characteristic of over-expected intensity, richer long-periodic infar-field, longer duration and clustery scale. The development of seismic design for bridgeand the characteristics of the design method have been reviewed, the damage-reductionseismic design which belongs to the performance-based seismic design has been elaboratedescribed, the usage and study situation of damage-reduction seismic design in the bridgeengineering has been illustrated.
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The time history analysis method was been used to analyse the seismic response of thebridge, and than the necessity of performance-based seismic design was been proposed tothe large displacement under medium earthquakes and large earthquakes. Combined withthe relevant regulations and existing research results of damage-reduction seismiccomponents such as bearing, expansion equipment, supporting length, limiting device andunseating prevention device, the parameter design and effect analysis was been used. The result shows that setting up reasonable damage-reduction components can decrease the largedisplacement under the earthquake effectively, prevent the failure of bearings and collision,and increase the integrity of the structure.
Comparative analyzed the seismic response of bridges and actuating law ofdamage-reduction components with different composition, it shows that the more perfectthe configuration was been used the better effect the displacement been reduced. All thecomponents could exert their function requirement and protect each other, the designrequirement and displacement scopes of them were been provided then. The ensemble useof damage-reduction system could decrease the displacement of bridge and prevent thefailure of bearings and collision effectively. Then strong earthquake and earthquakesequence were been used to prove the effect of the damage-reduction system and actuatinglaw of the components, it was showed that the damage-reduction system could decrease thedisplacement of bridge under over-expected earthquake, but the components were probablyto be damaged.
引文
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