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第1章 钢桥地震破坏形式及结构抗震性能要求1

1.1概述1

1.2钢桥结构地震损伤形式3

1.3桥梁结构抗震设防目标6

1.4钢桥抗震性能要求9

参考文献9

第2章 设计地震动11

2.1概述11

2.2地震及地震动传播的基本特征11

2.2.1地震机理及断层的形式11

2.2.2地震波的传播过程13

2.3场地增幅特性14

2.3.1简谐剪切波在单一覆盖层场地中的传播14

2.3.2简谐振动波在界面上的反射、透射16

2.3.3层状场地中简谐波的传播17

2.3.4场地地震运动计算19

2.4设计地震动参数设定22

2.4.1基于历史地震资料的设计地震动设定方法22

2.4.2考虑震源距离的场地地震动参数评估方法25

2.5地震动时程模拟27

2.5.1历史地震动记录的调整27

2.5.2人工地震动的模拟28

2.6小结30

参考文献30

第3章 结构地震反应计算模型32

3.1概述32

3.2弹塑性地震反应分析的有限元模型33

3.2.1弯矩-曲率模型33

3.2.2纤维模型36

3.2.3板壳模型40

3.3有限元模型对结构地震反应计算结果的影响45

3.3.1桥梁概况及计算模型45

3.3.2成桥状态的结构应力及自振特性比较47

3.3.3地震动输入及结构地震反应49

3.4钢材的滞回本构模型52

3.4.1钢材的应力-应变曲线53

3.4.2等向强化模型和随动强化模型54

3.4.3混合强化模型54

3.4.4双曲面模型56

3.4.5修正双曲面模型58

3.4.6改进的双曲面模型61

3.4.7其他滞回本构模型65

3.5钢材双曲面模型的材料参数67

3.5.1试验概况67

3.5.2试验结果及双曲面模型参数的测定68

3.5.3 Q345q钢材的滞回性能76

3.6小结76

参考文献77

第4章 钢桥墩的结构抗震性能80

4.1概述80

4.2钢桥墩在水平单方向地震作用下的滞回力学性能80

4.2.1结构参数及国外钢桥墩抗震性能验算方法80

4.2.2圆形桥墩的滞回力学特性84

4.2.3矩形桥墩的滞回力学特性88

4.3钢桥墩在水平2方向地震作用下的滞回力学特性93

4.3.1试验研究现状93

4.3.2水平2方向地震作用下的桥墩抗震性能评价方法100

4.4水平2方向地震作用下桥墩结构损伤特性数值分析103

4.4.1圆形桥墩结构的地震损伤特性及损伤域长度104

4.4.2矩形桥墩结构的地震损伤特性及损伤域长度110

4.5小结112

参考文献112

附录 压缩钢板的宽厚比参数114

附4.1考虑弯曲变形的压缩板平衡方程114

附4.2受压钢板宽厚比参数RR的确定115

附4.3受压钢板宽厚比参数RF的确定119

第5章 钢拱桥弹塑性地震反应分析算例124

5.1概述124

5.2上承式钢拱桥结构地震反应分析125

5.2.1计算模型125

5.2.2结构地震损伤特性126

5.2.3滞回本构模型对结构地震反应计算结果的影响130

5.3中承式钢拱桥结构地震反应分析132

5.3.1桥梁概况132

5.3.2计算模型134

5.3.3结构成桥状态下的自振特性134

5.3.4结构弹塑性地震反应计算结果对比135

5.4小结140

参考文献140

附录 考虑动轴力影响的杆系结构抗震性能验算方法142

附5.1薄壁矩形截面柱的极限压应变142

附5.2结构抗震性能验算方法144

附5.3钢拱桥抗震性能验算方法144

第6章 钢桥超低周疲劳破坏寿命预测147

6.1概述147

6.2钢材低周疲劳性能试验方法及性能评价148

6.2.1试验方法148

6.2.2疲劳寿命预测模型153

6.2.3疲劳损伤累积计算160

6.3 Q345钢材及焊接接头的低周疲劳性能161

6.4结构低周疲劳损伤评估方法167

6.4.1结构低周疲劳破坏的基本特征167

6.4.2桥墩超低周疲劳破坏验算方法175

6.5小结179

参考文献180

第7章 超低周疲劳的损伤力学计算方法基础183

7.1概述183

7.2超低周疲劳破坏的特征及材料微空穴扩张理论183

7.2.1低周和超低周疲劳破坏的特征183

7.2.2材料微空穴扩张模型185

7.3超低周疲劳破坏评价的CVGM模型和DSPS模型187

7.4 GTN模型和连续损伤力学模型190

7.4.1 GTN模型190

7.4.2连续损伤力学模型192

7.5微观损伤机制计算模型的材料参数标定195

7.5.1特征值长度标定195

7.5.2 VGM模型及SMCS模型的材料参数标定197

7.5.3 CVGM模型及DSPS模型的材料参数标定201

7.5.4 GTN模型的材料参数标定204

7.5.5 CDM模型的材料参数标定205

7.6微观损伤机制在结构延性断裂评估中的应用207

7.6.1微观损伤机制模型预测焊接接头及框架节点的断裂208

7.6.2 CVGM模型对钢桥墩墩底超低周疲劳断裂的预测212

7.7小结217

参考文献218

第8章 钢桥结构抗震性能验算222

8.1概述222

8.2性能设计及钢桥的抗震性能目标223

8.2.1性能设计223

8.2.2性能目标224

8.2.3地震作用224

8.3结构地震反应计算方法和计算模型229

8.3.1结构地震反应计算方法229

8.3.2结构地震反应计算模型233

8.4结构抗震性能验算235

8.4.1结构需求235

8.4.2能力计算236

8.5提高钢桥结构抗震性能的措施241

8.6小结242

参考文献243