橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)與抗震性能分析

前言

　　2008年5月12日發(fā)生在我國四川省汶川的8.0級特大地震，造成近7萬人死亡，37萬人受傷，直接經(jīng)濟損失達上千億元人民幣。這次地震損失如此慘重的原因，除了地震震級大、震源淺以外，還有一個非常重要的原因就是：汶川地處山區(qū)，地形復雜、交通不便，地震又造成道路、橋梁等生命線工程的嚴重毀損，給震后的救援工作帶來巨大的困難，以致造成生命和財產(chǎn)的更大損失。由此可見，橋梁是生命線工程中的關(guān)鍵部分，在地震發(fā)生后的緊急救援和抗震救災(zāi)、災(zāi)后重建中有著極其重要的地位。橋梁震害及其帶來的次生災(zāi)害均給橋梁抗震設(shè)計以深刻的啟示和新的思考?！　蛄航Y(jié)構(gòu)抗震問題涉及到的基本內(nèi)容十分廣泛，目前，橋梁結(jié)構(gòu)抗震問題方面的書籍已經(jīng)較多，但涉及橋梁結(jié)構(gòu)地震可靠性和抗震性能方面的書籍還較少，為此，本書結(jié)合汶川地震給橋梁結(jié)構(gòu)抗震分析帶來的新思考，希望以橋梁結(jié)構(gòu)地震可靠性和抗震性能分析作為本書的主要內(nèi)容進行闡述和總結(jié)，并加以橋梁結(jié)構(gòu)實例作詳細分析與說明。這是編寫本書的初衷，同時希望能提供一本橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析和抗震性能研究的參考書?！　”緯鶕?jù)編寫目的對橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計基本原理、線彈性地震響應(yīng)、彈塑性地震響應(yīng)、橋梁結(jié)構(gòu)地震可靠性、智能算法在橋梁結(jié)構(gòu)地震可靠性分析中的應(yīng)用以及橋梁抗震性能等方面進行了討論。并根據(jù)實際的連續(xù)梁橋、剛構(gòu)橋、斜拉橋等算例進行了詳細分析和介紹。　　本書結(jié)合國內(nèi)外橋梁結(jié)構(gòu)抗震研究的最新進展，力求把目前這方面的最新研究成果編人在內(nèi)，為此，本書側(cè)重于橋梁結(jié)構(gòu)的地震可靠性分析和抗震性能分析等方面的研究問題，做到全面、系統(tǒng)地介紹橋梁結(jié)構(gòu)的抗震問題、震害特點、地震可靠性以及抗震性能等研究內(nèi)容。但由于篇幅的關(guān)系，對于有些問題不能進行詳細的推導，在此只是作了簡單的介紹。本書共分15章，第1章介紹了橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法以及設(shè)計原則，分析了地震對橋梁結(jié)構(gòu)的影響和地震中橋梁的破壞特點，討論了橋梁結(jié)構(gòu)的抗震分析方法的發(fā)展和變化。第2章對地震波的傳播理論以及場地地震響應(yīng)計算理論作了基礎(chǔ)性的介紹，并闡述了一種簡單的大型橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)地震動參數(shù)的分析方法。第3章介紹了單自由度系統(tǒng)的振動問題的基本理論。第4章介紹了多自由度系統(tǒng)的振動問題的基本理論。第5章介紹了運動微分方程的基本解法。以Newmarkβ法、Wilsonθ法為主，詳細介紹了地震響應(yīng)的直接積分方法。第6章介紹了地震反應(yīng)譜理論、反應(yīng)譜求法、振型分解法以及基于反應(yīng)譜理論的地震力計算方法等問題，并進行了論述和詳細分析。第7章針對梁橋結(jié)構(gòu)，介紹了橋梁結(jié)構(gòu)地震可靠性分析以及已建橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)加固優(yōu)化方法。第8章介紹了遺傳算法的基本原理、分析步驟、執(zhí)行策略以及收斂性等問題，將遺傳算法引入到橋梁結(jié)構(gòu)地震可靠性分析中。第9章介紹了橋梁結(jié)構(gòu)抗震可靠性的反應(yīng)譜分析方法，分別闡述了一致地震激勵結(jié)構(gòu)的反應(yīng)譜分析方法和非一致地震激勵時結(jié)構(gòu)抗震可靠性的反應(yīng)譜分析方法。

內(nèi)容概要

本書以橋梁結(jié)構(gòu)地震可靠性和抗震性能分析為研究內(nèi)容，對橋梁結(jié)構(gòu)的抗震沒計原理、震害特點、地震可靠性分析方法、抗震性能分析方法等進行了闡述。并且以實例形式詳細介紹了橋梁結(jié)構(gòu)地震可靠性分析方法、可靠性計算過程、彈塑件地震響應(yīng)和橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能分析方法，將抗震分析理論和工程應(yīng)用結(jié)合起來。該書具有很強先進性和實用性。    本書可為從事土木、建筑專業(yè)的工程技術(shù)人員，高等學校的學生以及研究生等參考。

書籍目錄

第1章  橋梁結(jié)構(gòu)抗震概述  1.1  引言  1.2  橋梁結(jié)構(gòu)的構(gòu)造及特點  1.3  橋梁結(jié)構(gòu)類型  1.4  橋梁結(jié)構(gòu)震害  1.5  橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法  1.6  橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計特點  1.7  橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計原則第2章  場地地震危險性評價  2.1  引言  2.2  地震及地震波  2.3  地震動的確定方法  2.4  設(shè)定地震  2.5  場地地震動參數(shù)的確定第3章  單自由度系統(tǒng)的振動  3.1  引言  3.2  運動方程  3.3  自由振動  3.4  強迫振動  3.5  阻尼比測取原理第4章  多自由度系統(tǒng)的振動  4.1  運動方程的建立  4.2  自由振動  4.3  強迫振動第5章  運動微分方程的基本解法  5.1  引言  5.2  傅式變換法  5.3  振型疊加法  5.4  逐步積分法  5.5  橋梁結(jié)構(gòu)有限元分析的基本單元  5.6  橋梁結(jié)構(gòu)的振動頻率與振型  5.7  橋梁結(jié)構(gòu)的振動阻尼第6章  地震反應(yīng)譜理論  6.1  地震反應(yīng)譜  6.2  振型參與系數(shù)  6.3  振型組合  6.4  反應(yīng)譜求法  6.5  設(shè)計反應(yīng)譜  6.6  擬反應(yīng)譜、三聯(lián)反應(yīng)譜和標準反應(yīng)譜  6.7  基于反應(yīng)譜理論的地震力計算  6.8  基于我國規(guī)范橋梁抗震設(shè)計方法第7章  梁橋結(jié)構(gòu)地震可靠性分析  7.1  引言  7.2  結(jié)構(gòu)可靠性分析方法  7.3  橋墩構(gòu)件可靠性分析  7.4  算例分析  7.5  橋梁上部結(jié)構(gòu)可靠性分析  7.6  梁橋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性分析  7.7  算例分析  7.8  已建橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)加固優(yōu)化方法研究第8章  遺傳算法在橋梁結(jié)構(gòu)可靠性分析中的應(yīng)用  8.1  遺傳算法簡介  8.2  遺傳算法的基本原理  8.3  遺傳算法步驟  8.4  遺傳算法執(zhí)行策略  8.5  遺傳算法的收斂性  8.6  遺傳算法在結(jié)構(gòu)可靠性分析中的應(yīng)用  8.7  算例分析第9章  橋梁結(jié)構(gòu)抗震可靠性的反應(yīng)譜分析  9.1  一致地震激勵結(jié)構(gòu)的反應(yīng)譜分析  9.2  非一致地震激勵時結(jié)構(gòu)抗震可靠性的反應(yīng)譜分析  9.3  基于反應(yīng)譜理論的結(jié)構(gòu)抗震可靠度分析方法  9.4  算例分析第10章  結(jié)構(gòu)抗震性能評價方法  10.1  引言  10.2  基于性能的抗震設(shè)計的理論框架  10.3  Pushover方法的分析原理  10.4  能力譜方法  10.5  位移影響系數(shù)法  10.6  地震需求譜的建立第11章  橋梁結(jié)構(gòu)的非線性地震響應(yīng)及抗震性能分析  11.1  引言  11.2  橋梁結(jié)構(gòu)非線性有限元模型  11.3  橋梁結(jié)構(gòu)的非線性分析模型的建立  11.4  鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性地震響應(yīng)的時程分析  11.5  橋梁結(jié)構(gòu)的Pushover分析第12章  基于改進的適應(yīng)譜Pushover方法的橋梁抗震性能評價  12.1  引言  12.2  改進的適應(yīng)譜Pushover方法  12.3  算例分析  12.4  高階振型對橋梁抗震性能的影響第13章  基于位移的適應(yīng)譜Pushover方法的梁橋抗震性能評價  13.1  引言  13.2  基于位移的適應(yīng)譜Pushover方法  13.3  梁橋算例分析第14章  斜拉橋非線性地震響應(yīng)分析與性能評價  14.1  引言  14.2  斜拉橋的工程概況和計算模型  14.3  斜拉橋的靜力彈塑性分析  14.4  基于屈服后位移模式修正的I)ASPA法第15章  基于日本抗震規(guī)范的橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計方法  15.1  中、日抗震設(shè)計規(guī)范的比較分析  15.2  算例1 基于日本抗震規(guī)范單墩柱的Pushover抗震分析  15.3  算例2 基于日本抗震規(guī)范橋梁全體系Pushover抗震分析參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1.7 橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計原則　　近20年來，美國、日本等一些國家的地震工程專家先后提出了分類設(shè)防的抗震設(shè)計思想，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。由于中、小地震發(fā)生的頻率高，可能性大，為了不使結(jié)構(gòu)因累計損傷而影響其使用功能，故要求在常發(fā)生地震處，結(jié)構(gòu)處于彈性范圍內(nèi)工作，以強度破壞作準則。而大地震在結(jié)構(gòu)使用壽命期內(nèi)發(fā)生的概率較小，是一種突發(fā)的特殊荷載，要結(jié)構(gòu)彈性地抵抗它，既不經(jīng)濟也不現(xiàn)實，可以允許結(jié)構(gòu)產(chǎn)生塑性變形和有限度的損傷，以結(jié)構(gòu)的延性（常用的定義是結(jié)構(gòu)彈塑性最大變形值與結(jié)構(gòu)屈服極限變形之比）作為破壞準則，以達到“大震不倒”的要求?！　∧壳?，我國現(xiàn)行建筑規(guī)范采用的是三水準抗震設(shè)防目標和兩階段設(shè)計。它是根據(jù)我國現(xiàn)有科學水平和經(jīng)濟條件，從安全性考慮，使建筑抗震設(shè)防后，減輕建筑的地震破壞、避免人員傷亡、減少經(jīng)濟損失的原則確定的。三水準設(shè)防標準簡要地說，就是要求建筑抗震設(shè)計做到“小震不壞、中震可修、大震不倒”。三水準設(shè)計的要求是指在第一水準時，結(jié)構(gòu)處于彈性工作階段，因此可以采用線彈性動力理論進行建筑結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析，以滿足強度要求。在第二水準烈度，既設(shè)防基本烈度時，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞，但經(jīng)一般修理仍可繼續(xù)使用。從結(jié)構(gòu)受力角度來講，結(jié)構(gòu)已經(jīng)進入非彈性階段，但結(jié)構(gòu)的彈塑性變形被控制在一定的限度內(nèi)，或結(jié)構(gòu)體系的損傷控制在修復的范圍內(nèi)。當結(jié)構(gòu)遭受第三水準烈度，即罕遇地震烈度時，建筑物雖然破壞比較嚴重，整個結(jié)構(gòu)可以有較大的非彈性變形，但應(yīng)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，以免發(fā)生倒塌，從而保障建筑內(nèi)部人員的安全。　　兩階段設(shè)計是指：第一階段對結(jié)構(gòu)進行強度驗算，即采用第一水準的地震烈度及其有關(guān)的地震動參數(shù)，按彈性理論計算地震作用效應(yīng)與其他荷載效應(yīng)組合，對結(jié)構(gòu)進行承載力和彈性變形驗算，以保證結(jié)構(gòu)必要的承載力和變形要求，并采用相應(yīng)的構(gòu)造措施，使結(jié)構(gòu)具有足夠的延性，能夠發(fā)展所需的塑性變形，自動滿足第二水準地震烈度及其有關(guān)的地震動參數(shù)關(guān)于損傷控制在可修復范圍內(nèi)的設(shè)計要求。第二階段對結(jié)構(gòu)進行彈塑性變形驗算，即對重要的建筑在地震時易倒塌的結(jié)構(gòu)，按第三水準的地震烈度及有關(guān)參數(shù)進行薄弱層的彈塑性變形驗算，并采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施以實現(xiàn)“大震不倒”的設(shè)計要求?！　≡谶M行橋梁抗震設(shè)計時，其研究內(nèi)容應(yīng)包括如下方面：　　（1）確定地震中預(yù)期的延性構(gòu)件和能力保護構(gòu)件，選擇地震中延性構(gòu)件潛在的塑性鉸位置；　?。?）進行多遇地震、設(shè)計烈度地震和罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析。多遇地震作用下的地震反應(yīng)分析可采用反應(yīng)譜方法，而設(shè)防烈度地震和罕遇地震作用下的地震反應(yīng)分析應(yīng)采用非線性時程分析方法；　　（3）根據(jù)箍筋約束混凝土的應(yīng)力一應(yīng)變曲線進行立柱塑性鉸區(qū)域的轉(zhuǎn)動能力分析，以確定立柱塑性鉸區(qū)域的容許轉(zhuǎn)動能力；　?。?）進行多遇地震作用下立柱強度驗算；設(shè)防烈度地震作用下橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)件驗算；罕遇地震作用下立柱塑性鉸區(qū)域的轉(zhuǎn)動能力驗算。

圖書封面

圖書標簽Tags

無

評論、評分、閱讀與下載

---

    橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)與抗震性能分析 PDF格式下載

---