《基于OPENSEES计算平台的钢管混凝土拱桥抗震性能分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于OPENSEES计算平台的钢管混凝土拱桥抗震性能分析（84页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于O p e n S e e s 计算平台的钢管混凝土拱桥抗震性能分析结构工程专业研究生：罗辑指导教师：熊峰教授6 5 44 8 2钢管混凝土拱桥由于承载力高、跨越能力强、抗震性能好、施工方便而发展迅速。我国作为一个多地震国家，在钢管混凝土拱桥广泛应用这一客观现状之下，研究钢管混凝土拱桥抗震性能是十分必要而迫切的。O p e n S e e s ( O p e nS y s t e mf o rE a r t h q u a k eE n g i n e e r i n gS i m u l a t i o n ) 是由美国加州大学伯克利分校开发的地震工程仿真计算平台，具有开放源代码和软件构
2、架的特点，可以利用网上资源由用户共同开发和使用，能更有效地促进平台的发展，反映了计算软件的最新发展趋势。钢管混凝土拱桥弹塑性时程分析的精度依赖于材料的本构关系，目前钢管混凝土中核心混凝土的本构模型较多，本文采用几个典型的核心混凝土本构模型，利用O p e n S e e s 计算平台对一钢管混凝土短柱进行了P u s h o v e r分析，将计算结果与该柱试验数据进行对比分析，确定了本文采用的本构模型。本文对- - N 管混凝土模型拱桥进行弹塑性时程分析，将计算结果与该模型拱桥振动台试验数据进行比较，二者吻合较好，从而确定钢管混凝土拱桥的动力计算模型。最后，利用O p e n S e e s
3、 计算平台对巫峡长江大桥进行了抗震性能分析，得到在各种地震波作用下拱桥的地震反应，并对拱桥的地震反应数据进行了研究，为钢管混凝土拱桥抗震设计概念的进一步明确、抗震设计体系的进一步建立和完善提供基础性资料。关键词：钢管混凝土拱桥：抗震性能；O p e n S e e s 计算平台霉嘴鎏疼i jS t u d yo nS e i s m i cB e h a v i o ro fC o n c r e t eF i l l e dS t e e lT u b u l a rA r c hB r i d g e sb a s e do nO p e n S e e sS t r u c t u r
4、a lE n g i n e e r i n gM a s t e rC a n d i d a t eL u oJ iS u p e r v i s o rX i o n gF e n gW i t ht h eh i g hb e a r i n gc a p a c i t y , s t r o n gs p a n n i n ga b i l i t y , g o o ds e i s m i cb e h a v i o r a n dc o n v e n i e n c eo fc o n s t r u c t i o n , c o n c r e t ef i l l
5、 e ds t e e lt u b u l a rf C F S na r c hb r i d g e sd c v e ! o pr a p i d l y A sC h i n ai sac o u n t r y 岍t I le a r t h q u a k e so f t e n o c c u r r e d u n d e rt h ep r e s e n tc o n d i t i o n st h a tC F S Ta r c hb r i d g e sh a v eb e e nw i d e l yu s e d ，s t u d y i n go nt h
6、 es e i s m i cb e h a v i o ri sv e r yn e c e s s a r ya n du r g e n t O p e n S e e s ( O p e nS y s t e mf o rE a r t h q u a k eE n g i n e e r i n gS i m u l a f i o n ) i sac o m p u t a t i o n a lp l a t f o r mf o rs e i s m i cr e s p o n s es i m u l a t i o nd e v e l o p e db yU n i v
7、 e r s i t yo fC e l i f o r n i aa tB e r k e l e y I t sk e yf e a t u r ei so p e nS O U r C ea n d 疗a m e w o r k U s e r sc a r la p p l ya n dd e v e l o pi tb yt h eI n t e r n e t ；t h i sC a l lh a p p e na tas p e e dt h ed e v e l o p m e n tI ti san e wc o n c e p td i f f e r e n tf r o
8、 mt h ec o n v e n t i o n a Is o f t w a r ed e v e l o p m e n t T h ec o m p u t a t i o n a lp r e c i s i o no fe l a s t i c p l a s t i ct i m e - h i s t o r ya n a l y s i so fC F S Ta r c hb r i d g ed e p e n d so nc o n s t i t u t i v er e l a t i o n so fm a t c r i a l s T h e r eh a
9、v eb e e nm a n yc o n s t i t u t i v er e l a t i o n so fc o r ec o n c r e t e I nt h i sp a p e r , s e v e r a lt y p i c a lc o n s t i t u t i v er e l a t i o n so fc o r ec o n c r e t ea r ec o m p a r e d ，P u s h o v e ra n a l y s i so faC F S Ts h a r tc o l u m ni sc a r r i e do u t
10、b yu s i n gO p e n S e e st os e l e c tt h ec o n s t i t u t i v er e l a t i o nf o rt h er e s e a r c h At e s tm o d e lC F S Ta r c hb r i d g ej Ss i m u l a t e db yu s i n gO p e n S e e st od e t e r m i n ed y n a m i ca n a l y s i sm o d e l T h ec o m p u t a t i o nr e s u l t sh a
11、v eag o o da g l r c e m e n tw i t ht h et e s tm e a s u r e s ，F i n a l l y ，W u x i a C h a n N i a n gB r i d g ei sa n a I y z e du n d e rs o m ee a r t h q u a k er e c o r d sa n ds e i s m i cr e s p o n s e sa l o n gt h ea r c hr i ba r eo b t a i n e d B a s e do nt h ea n a l y s i so
12、 ft h e s es e i s m i cr e s p o n s e s s o m er e g u l a r i t i e so fC F S Ta r c hb r i d g eu n d e re a r t h q u a k el o a d i n ga r es t u d i e d I tw i l lb e n e f i tt h es e i s m i cc o n c e p td e s i g na n d 血ef o u n d a t i o no fs e i s m i cd e s i g nt h e o r yi n C F S
13、Ta r c hb r i d g e s K e yW o r d s ：C F S Ta r c hb r i d g e ；s e i s m i cb e h a v i o r ；O p e n S e e sc o m p u t a t i o np l a t f o r m1 绪论钢管混凝土( C o n c r e t eF i l l e dS t e e lT u b e ) 是在钢管中填充混凝土而形成的建筑构件a 钢管混凝土结构由于具有强度高、塑性好、施工快捷的优点，能够适应现代工程结构向大跨、高耸、重载方向发展的要求，并能适应恶劣环境条件，因而广泛地应用于工业厂房、
14、高层和超高层建筑、拱桥以及地下结构。1 1 钢管混凝土的特点钢管混凝土是介于钢结构和钢筋混凝土结构之间的一种新型结构。它利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互制约，即钢管对混凝土的约束作用，使混凝土处于复杂受力状态：同时，由于混凝土的变形，使钢管亦处于复杂受力状态。实验和理论分析证明：钢管混凝土在轴向压力作用下，钢管处于轴向和径向受压而环向受拉，混凝土则三向皆受压，钢管和混凝土皆处于三向应力状态。三向受压的混凝土抗压强度大大提高，同时塑性增大，混凝土材料表现出较好的延性。钢管混凝土有如下几个特点“”l 承载力高。由于钢管约束混凝土，使混凝土三向受压，强度增值，因而承载能力高，适于修建高层建
15、筑、大跨度桥梁等大型结构。2 塑性性能好。混凝土脆性较大，特别是高强混凝土更是如此，但混凝土在钢管的约束下，不但在使用阶段改善了它的脆性性质，而且在破坏时具有很大的塑性变形，因而抗震性能好。3 施工方便。钢管由于有较好的强度和刚度，能够替代模板，不用支模拆模，同时管内不配筋，省却了绑扎钢筋等繁杂工序，配合混凝土泵送工艺，使得钢管混凝土旌工极为方便、快捷。特别是用在拱桥中，空钢管作为自架设体系，便于实现无支架施工。4 耐火性能好。由于钢管内存在混凝土，火灾发生时，混凝土能吸收大量热能，从而延缓了钢管混凝土构件的升温时间。因此，可以提高钢管混凝土结构的耐火等级，减小防火涂料厚度，节约工程造价。5
16、经济效益高。采用钢管混凝土可充分发挥钢材和混凝土两种材料的特点四川大学硕士学位论文和潜力，使得材料得到更充分和合理的应用。工程实践表明：钢管混凝土承压构件比钢筋混凝土承压构件可节约混凝土5 0 ，减轻自重5 0 左右，用钢量略高或大致相等；和钢结构相比，可节约钢材5 0 左右。钢管混凝土结构由于具有以上特点，特别适合我国国情。可以预计随着建设速度的加快，钢管混凝土结构将应用得更加广泛。1 2 钢管混凝土结构的发展概况钢管混凝土是在劲性钢筋混凝土及螺旋配筋混凝土的基础上演变发展起来的。最早采用钢管混凝土的工程之一是1 8 7 9 年英国的赛文( S e v e r n ) 铁路桥桥墩，但当时空钢管内灌注混凝土的目的主要是为了防锈。1 9 0 1 年，S e w e l l J s 第一个发表文章报道了方形钢管混凝土柱的应用情况，认为钢管内填充混凝土不仅能够防锈，还能提高其刚度和承载力。1 9 0 7 年美国的L a l l y 公司首次给出了圆管混凝土柱的安全承载能力公式，此后这种被称为L a l l yC o l u m n 的圆形
