[發(fā)明專利]一種鋼管混凝土拱橋基于損傷破壞的抗震能力評(píng)估方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410147632.0
• 申請(qǐng)日: 2014-04-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103911942A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝開(kāi)仲;陳光強(qiáng);張永兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號(hào): E01D4/00
• 分類號(hào): E01D4/00
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼管混凝土拱橋基于損傷破壞的抗震能力評(píng)估方法。

背景技術(shù)

2008年的汶川大地震，調(diào)查了震區(qū)的320座橋梁，許多公路橋梁受到嚴(yán)重的破壞或者倒塌。鋼管混凝土拱橋具有輕盈美觀，受力性能優(yōu)越，施工方便，護(hù)養(yǎng)簡(jiǎn)便，跨越能力強(qiáng)，抗震性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，眾多學(xué)者對(duì)鋼管混凝土拱橋的抗震性能開(kāi)展研究，但對(duì)地震作用下破壞評(píng)估的研究還相當(dāng)?shù)那啡保瑢?duì)于建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下破壞準(zhǔn)則有單參數(shù)破壞準(zhǔn)則，彎曲破壞比，損傷線性累積破壞準(zhǔn)則，能量破壞準(zhǔn)則，雙參數(shù)破壞準(zhǔn)則，基于理想彈塑性恢復(fù)力模型的改進(jìn)破壞準(zhǔn)則和雙參數(shù)地震破壞模型，史慶軒開(kāi)展了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基于性能的抗震研究并建立了抗震破壞評(píng)估模型，Park等建立了鋼筋混凝土構(gòu)件的地震損傷模型，ChungY.S.等建立了混凝土結(jié)構(gòu)的損傷模型，S.L.McCabe建立了結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)的損傷評(píng)估模型述文獻(xiàn)中的雙參數(shù)破壞準(zhǔn)則共同點(diǎn)是顯式包含了位移和耗能參數(shù)，于琦等將結(jié)構(gòu)的最大變形與滯回耗能需求同時(shí)引入往復(fù)pushover分析，利用隱式雙參數(shù)破壞準(zhǔn)則進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)地震損傷評(píng)估。Siddhartha?Ghosh采用Park–Ang損傷模型結(jié)合能量法進(jìn)行多層平面框架的損傷評(píng)估，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)梁式橋的抗震能力的主要因素為橋墩的抗震能力，在多次地震中損傷的橋梁可以證實(shí)，所以大部分的抗震評(píng)估工作是在研究橋墩的抗震能力。

郭蓉等通過(guò)7根方鋼管混凝土柱在低周反復(fù)荷載作用下的滯回性能，獲得了各構(gòu)件破壞時(shí)的累積滯回耗能，文永慶對(duì)鋼骨-鋼管混凝土柱雙參數(shù)破壞準(zhǔn)則進(jìn)行了研究，以配骨指標(biāo)、套箍系數(shù)、剪跨比和軸壓比作為參數(shù)，著重研究了Park-Ang雙參數(shù)破壞準(zhǔn)則在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估做了詳盡的研究，提出了耗能因子β的計(jì)算公式，邱法維等通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了鋼管混凝土柱滯回耗能和累積損傷，推薦評(píng)估鋼管混凝土結(jié)構(gòu)地震損傷系數(shù)，閻宇通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬等方法，以長(zhǎng)細(xì)比、軸壓比、幅厚比作為控制參數(shù)，研究了低周反復(fù)水平荷載作用下方鋼管混凝土柱滯回耗能和變形的雙參數(shù)損傷模型并通過(guò)數(shù)據(jù)擬合得到了損傷因子。國(guó)內(nèi)外的橋梁工程抗震研究主要針對(duì)整橋和主要的構(gòu)件抗震性能進(jìn)行定性分析，有些研究建立了構(gòu)件的抗震損傷破壞模型，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震研究中，建立了一些抗震損傷評(píng)估模型，對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件的抗震能力定量分析的較少，鋼管混凝土拱橋整橋抗震能力定量分析的還未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鋼管混凝土拱橋基于損傷破壞的抗震能力評(píng)估方法，旨在為鋼管混凝土拱橋?qū)崿F(xiàn)破壞評(píng)估提供新途徑。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種鋼管混凝土拱橋基于損傷破壞的抗震能力評(píng)估方法，包括以下步驟：

基于構(gòu)件的內(nèi)力或變形和能量的雙重破壞準(zhǔn)則，建立鋼管混凝土拱橋各結(jié)構(gòu)破壞模型；

由各構(gòu)件和分層次來(lái)建立鋼管混凝土拱橋的整體評(píng)估模型；

根據(jù)地震作用的大小對(duì)鋼管混凝土拱橋進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震破壞的性能目標(biāo)和破壞評(píng)估。

優(yōu)選地，所述由各構(gòu)件和分層次來(lái)建立鋼管混凝土拱橋的整體評(píng)估模型的步驟之后還包括：建立鋼管混凝土拱橋地震破壞的性能目標(biāo)及相關(guān)指數(shù)的允許值。

優(yōu)選地，所述鋼管混凝土拱橋各結(jié)構(gòu)破壞模型的建立包括：

確定鋼管混凝土拱橋各構(gòu)件破壞指數(shù)，根據(jù)構(gòu)件在受地震力作用下，產(chǎn)生內(nèi)力或變形和累積耗能，當(dāng)兩個(gè)因素達(dá)到了構(gòu)件的承受能力，構(gòu)件就發(fā)生破壞，當(dāng)一定數(shù)量的構(gòu)件發(fā)生破壞的情況下，整體結(jié)構(gòu)將不能繼續(xù)承受荷載，發(fā)生倒塌。

優(yōu)選地，所述鋼管混凝土拱橋的整體評(píng)估模型建立包括：

結(jié)合每根構(gòu)件在地震力過(guò)程中累積的地震能量來(lái)計(jì)算其在同類構(gòu)件的破壞指數(shù)中的作用大小，確定各部件構(gòu)件的破壞指數(shù)。

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋼管混凝土拱橋基于損傷破壞的抗震能力評(píng)估方法，包括建立鋼管混凝土拱橋各結(jié)構(gòu)破壞模型、鋼管混凝土拱橋的整體評(píng)估模型和鋼管混凝土拱橋地震破壞的性能目標(biāo)和破壞評(píng)估。具體步驟如下：

1、鋼管混凝土拱橋各構(gòu)件破壞模型

基于構(gòu)件的內(nèi)力或變形和能量的雙重破壞準(zhǔn)則，主要是根據(jù)構(gòu)件在受地震力作用下，產(chǎn)生內(nèi)力或變形和累積耗能，當(dāng)兩個(gè)因素達(dá)到了構(gòu)件的承受能力，構(gòu)件就發(fā)生破壞，當(dāng)一定數(shù)量的構(gòu)件發(fā)生破壞的情況下，整體結(jié)構(gòu)將不能繼續(xù)承受荷載，也就發(fā)生倒塌。

雙重破壞準(zhǔn)則中，鋼管混凝土拱橋各構(gòu)件破壞指數(shù)表達(dá)式如下：

（1）拱肋弦桿：

式中λ為壓彎系數(shù)（即軸力和彎矩組合系數(shù)）：