獨(dú)柱式城市高架橋抗震性能研究目錄

1緒論001

1.1項(xiàng)目研究的目的及意義·/003

1.2獨(dú)柱式城市高架橋的概念及特點(diǎn)·/003

1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀·/004

1.3.1獨(dú)柱式城市高架橋獨(dú)柱墩的抗震性能研究·/004

1.3.2橋梁抗震分析方法研究·/008

1.3.3橋梁抗震設(shè)計(jì)方法研究·/011

1.3.4橋抗震性能評(píng)估方法研究·/016

1.4技術(shù)路線·/020

本章參考文獻(xiàn)·/022

2獨(dú)柱橋墩基于塑性鉸模型的抗震性態(tài)分析與評(píng)價(jià)029

2.1概述·/031

2.2獨(dú)柱橋墩的類型·/031

2.2.1按構(gòu)造的分類·/031

2.2.2按施工工藝的分類·/033

2.3塑性鉸模型·/036

2.3.1塑性鉸模型計(jì)算的基本原理·/036

2.3.2截面彎矩曲率分析·/038

2.3.3計(jì)算采用的六種塑性鉸模型·/038

2.4基于塑性鉸模型的獨(dú)柱橋墩抗震性能分析方法·/042

2.4.1選取的獨(dú)柱墩試件·/042

2.4.2抗震性態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的分析研究·/043

2.5本章小結(jié)·/050

本章參考文獻(xiàn)·/051

3基于統(tǒng)計(jì)線性化的非線性隨機(jī)振動(dòng)虛擬激勵(lì)法053

3.1概述·/055

3.2傳統(tǒng)的虛擬激勵(lì)法·/055

3.2.1多維多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程·/055

3.2.2傳統(tǒng)的虛擬激勵(lì)法原理·/057

3.3基于統(tǒng)計(jì)線性化的非線性隨機(jī)振動(dòng)虛擬激勵(lì)法·/058

3.3.1統(tǒng)計(jì)線性化方法·/058

3.3.2絕對(duì)位移直接求解的虛擬激勵(lì)法·/060

3.4算例驗(yàn)證及分析·/061

3.4.1工程背景及模型信息·/063

3.4.2計(jì)算概要·/064

3.4.3絕對(duì)位移法與隨機(jī)振動(dòng)法的結(jié)果對(duì)比分析·/064

3.4.4絕對(duì)位移法、時(shí)程法及譜分析的對(duì)比分析·/068

3.5參數(shù)影響分析·/072

3.5.1計(jì)算模型·/072

3.5.2獨(dú)柱墩高度·/074

3.5.3橋梁跨度及跨數(shù)·/076

3.5.4視波速·/078

3.5.5相干效應(yīng)·/079

3.6本章小結(jié)·/082

本章參考文獻(xiàn)·/084

4基于性能的獨(dú)柱橋墩抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)方法085

4.1概述·/087

4.2城市高架橋基于性能的抗震設(shè)計(jì)研究·/087

4.2.1抗震設(shè)防水準(zhǔn)的確定·/087

4.2.2性能水準(zhǔn)的確定·/089

4.2.3性能目標(biāo)的確定·/093

4.3應(yīng)用基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法確定獨(dú)柱橋墩的最優(yōu)模型·/093

4.4尺寸控制因子的確定·/095

4.5應(yīng)用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)遺傳算法確定模型最優(yōu)解·/097

4.5.1基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)遺傳算法原理·/097

4.5.2算法的綜合流程圖·/100

4.6算法驗(yàn)證·/101

4.7算例分析·/105

4.8本章小結(jié)·/108

本章參考文獻(xiàn)·/109

5基于滯回能的獨(dú)柱式城市高架橋抗震可靠度分析111

5.1概述·/113

5.2橋梁結(jié)構(gòu)抗震可靠度·/113

5.2.1失效準(zhǔn)則·/113

5.2.2不同性能水準(zhǔn)下的可靠度分析·/114

5.2.3條件可靠度公式·/114

5.2.4橋梁結(jié)構(gòu)體系抗震可靠度的計(jì)算步驟·/116

5.3基于滯回能的抗震可靠度分析與研究·/117

5.3.1滯變能隨機(jī)反應(yīng)求解·/117

5.3.2滯變能隨機(jī)反應(yīng)的功率譜密度·/118

5.3.3基于滯變能求解橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力可靠度的一般流程·/121

5.4算例分析·/122

5.5本章小結(jié)·/127

本章參考文獻(xiàn)·/127

6基于性能和可靠度的獨(dú)柱式城市高架橋抗震設(shè)計(jì)方法研究131

6.1概述·/133

6.2不同抗震設(shè)防水準(zhǔn)下的動(dòng)力可靠度研究·/133

6.2.1“小震不壞”性能的隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)及可靠度分析·/133

6.2.2“中震可修”“大震不倒”性能的隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)及可靠度分析·/136

6.3采用非線性隨機(jī)有限元方法求解結(jié)構(gòu)的抗震可靠度·/140

6.3.1性能目標(biāo)與極限狀態(tài)·/140

6.3.2基于性能和可靠度的隨機(jī)有限元法·/141

6.4基于性能和可靠度的抗震設(shè)計(jì)示例·/143

6.4.1模型介紹·/143

6.4.2材料模型·/144

6.4.3單元模型·/146

6.4.4概率Pushover分析·/148

6.4.5橋墩抗震性能可靠度分析·/148

6.4.6橋梁系統(tǒng)抗震性能可靠度分析·/152

6.5本章小結(jié)·/155

本章參考文獻(xiàn)·/156

7基于概率的抗震性能評(píng)估方法在獨(dú)柱式城市高架橋中的應(yīng)用159

7.1概述·/161

7.2基于概率的抗震性能評(píng)估方法基本原理·/161

7.3拉丁超立方體抽樣法建立橋梁樣本·/162

7.3.1拉丁超立方體抽樣法·/162

7.3.2分析步驟·/163

7.3.3橋梁樣本及地震動(dòng)結(jié)構(gòu)樣本的確定·/163

7.4基于概率的抗震性能評(píng)估方法應(yīng)用分析·/167

7.4.1參數(shù)選擇·/167

7.4.2基于IDA法的結(jié)構(gòu)需求參數(shù)的概率地震需求模型·/168

7.4.3易損性曲線的形成·/169

7.4.4橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能評(píng)估·/172

7.5本章小結(jié)·/175

本章參考文獻(xiàn)·/175

8結(jié)論與展望177

8.1主要結(jié)論·/179

8.2主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)·/180

8.3研究展望·/180 2100433B

羅曉峰，浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，建筑工程學(xué)院副院長(zhǎng) 副教授，

教育背景

2001.09-2005.06 長(zhǎng)沙理工大學(xué) 工程力學(xué) 本科、學(xué)士

2005.09-2008.06 長(zhǎng)沙理工大學(xué) 橋梁與隧道工程 碩士研究生、碩士

2009.09-2015.12 浙江大學(xué) 橋梁與隧道工程 博士研究生、博士

工作經(jīng)歷

2008.6-2009.9 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 巖土所 科員

2009.9-2010.9 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 科研處 科員

2010.09至今 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程學(xué)院 專業(yè)負(fù)責(zé)人、副院長(zhǎng)

承擔(dān)項(xiàng)目情況

1、主持紹興市科技計(jì)劃項(xiàng)目—基于全壽命的城市重大交通基礎(chǔ)設(shè)施集群監(jiān)測(cè)體系及結(jié)構(gòu)安全評(píng)估關(guān)鍵技術(shù)研究（2011年）

2、主持浙江省建設(shè)廳項(xiàng)目—基于性能抗震設(shè)計(jì)理論的獨(dú)柱式城市高架橋橋墩抗震性能評(píng)估及試驗(yàn)研究（2014年）

3、主持浙江省高等教育課堂教學(xué)改革研究項(xiàng)目—高職《橋梁工程》課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐（2016年）

4、2010-2013，浙江省交通廳科技計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)為2010H32），獨(dú)柱橋墩合理構(gòu)造型式及實(shí)用設(shè)計(jì)方法的研究。（排名3）

5、2013-2016，國(guó)家自然科學(xué)基金（批準(zhǔn)號(hào) 51279178），水流環(huán)境下懸浮隧道管體、錨索的耦合振動(dòng)效應(yīng)及試驗(yàn)研究。（排名4）

6、2012-2015，國(guó)家自然科學(xué)基金（批準(zhǔn)號(hào) 51178416），在役混凝土箱梁橋時(shí)變承載力的分析理論及試驗(yàn)研究。（排名3）

獲獎(jiǎng)情況

1、2011年獲特色教學(xué)案例成果三等獎(jiǎng)(鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查評(píng)估與荷載試驗(yàn))（排名1）

2、2012年獲特色教學(xué)案例成果一等獎(jiǎng)(中承式鋼管混凝土拱橋荷載試驗(yàn)研究)（排名1）

3、2017年6月獲省級(jí)專業(yè)帶頭人

對(duì)獨(dú)柱式城市高架橋進(jìn)行高效準(zhǔn)確的抗震分析及抗震設(shè)計(jì)，是目前國(guó)內(nèi)外工程抗震領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題之一。本書(shū)結(jié)合浙江省交通運(yùn)輸廳科技計(jì)劃項(xiàng)目“獨(dú)柱橋墩合理構(gòu)造型式及實(shí)用設(shè)計(jì)方法的研究（2010H32）”以及浙江省建設(shè)廳科研推廣項(xiàng)目“基于性能的獨(dú)柱式城市高架橋橋墩抗震理論分析及試驗(yàn)研究（2014Z129）”，以獨(dú)柱式城市高架橋?yàn)楸尘?，?duì)獨(dú)柱墩構(gòu)件及橋梁系統(tǒng)的抗震分析、設(shè)計(jì)以及評(píng)估方法進(jìn)行了相關(guān)的數(shù)值計(jì)算和理論分析，具體在以下幾方面進(jìn)行了深入的研究：首先對(duì)采用不同施工方法的獨(dú)柱式橋墩進(jìn)行基于塑性鉸模型的抗震性態(tài)分析與評(píng)價(jià)；其次以獨(dú)柱式城市高架橋?yàn)楸尘埃岢隽嘶诮y(tǒng)計(jì)線性化的隨機(jī)振動(dòng)虛擬激勵(lì)法，并開(kāi)展了基于性能和可靠度的相關(guān)設(shè)計(jì)方法的研究；*后在以上研究的基礎(chǔ)上，提出了基于概率的抗震性能評(píng)估方法，并將其應(yīng)用于獨(dú)柱式城市高架橋抗震性能的評(píng)估中。

本書(shū)可供交通工程、市政工程、土木工程等領(lǐng)域相關(guān)的從業(yè)者、科研人員、技術(shù)人員、教師、學(xué)生等人員參考。

目前我國(guó)大型及超大型城市或城市群的建設(shè)正在加快，這就對(duì)城市橋梁的建造速度、經(jīng)濟(jì)性及其對(duì)建設(shè)場(chǎng)地周邊環(huán)境的影響提出了更高要求。另外，強(qiáng)震區(qū)震后橋梁工程的快速建造與修復(fù)對(duì)災(zāi)區(qū)救援和重建起到至關(guān)重要的作用。因此標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化施工的全預(yù)制橋梁快速建造技術(shù)是未來(lái)橋梁工程的一個(gè)重要發(fā)展方向。本項(xiàng)目旨在采用理論分析、數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)等手段研究強(qiáng)震區(qū)柱式橋墩的快速建造關(guān)鍵技術(shù)及其抗震性能和設(shè)計(jì)方法。提出全預(yù)制柱式橋墩的節(jié)段連接和節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造模式，建立全預(yù)制柱式節(jié)段橋墩及其連接節(jié)點(diǎn)的非線性行為及其精細(xì)化分析模型；揭示強(qiáng)震作用下全預(yù)制柱式節(jié)段橋墩的損傷演化過(guò)程、破壞機(jī)理與失效模式；提出全預(yù)制柱式橋墩的抗震計(jì)算分析理論與設(shè)計(jì)方法。本項(xiàng)目研究對(duì)加快橋梁建設(shè)速度、提高施工質(zhì)量、減少環(huán)境影響及緩解因橋梁施工造成的交通擁堵問(wèn)題，同時(shí)提高全預(yù)制建造橋梁的抗震防災(zāi)能力具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和廣闊的工程應(yīng)用前景。

目前我國(guó)大型及超大型城市或城市群的建設(shè)正在加快，這就對(duì)城市橋梁的建造速度、經(jīng)濟(jì)性及其對(duì)建設(shè)場(chǎng)地周邊環(huán)境的影響提出了更高要求。另外，強(qiáng)震區(qū)震后橋梁工程的快速建造與修復(fù)對(duì)災(zāi)區(qū)救援和重建起到至關(guān)重要的作用。因此標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化施工的全預(yù)制橋梁快速建造技術(shù)是未來(lái)橋梁工程的一個(gè)重要發(fā)展方向。本項(xiàng)目采用理論分析、數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)等手段研究了強(qiáng)震區(qū)全預(yù)制拼裝柱式橋墩的快速建造關(guān)鍵技術(shù)及其抗震性能和設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)研究了基于預(yù)應(yīng)力連接、灌漿波紋管連接、自鎖式連接和旋鈕式連接等連接方法的節(jié)段預(yù)制拼裝橋墩的關(guān)鍵技術(shù)、合理構(gòu)造、抗震措施等，發(fā)展了節(jié)段預(yù)制拼裝橋墩的數(shù)值建模方法，研究了擬靜力往復(fù)作用下全預(yù)制柱式節(jié)段拼裝橋墩的承載能力、耗能能力、延性性能、局部損傷演化過(guò)程、失效機(jī)理和破壞模式，初步提出節(jié)段預(yù)制拼裝橋墩的抗震設(shè)計(jì)分析方法。本項(xiàng)目研究成果對(duì)推動(dòng)我國(guó)預(yù)制裝配橋梁技術(shù)進(jìn)步及工程推廣，加快橋梁建設(shè)速度、提高施工質(zhì)量、減少環(huán)境影響及緩解因橋梁施工造成的交通擁堵問(wèn)題，同時(shí)提高全預(yù)制建造橋梁的抗震防災(zāi)能力具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和廣闊的工程應(yīng)用前景。 2100433B

美國(guó)落杉磯、日本神戶等大地震中現(xiàn)代高架橋震害突出，表明城市高架橋的抗震設(shè)計(jì)理論和方法尚有不足，本項(xiàng)申請(qǐng)擬從輸入地震動(dòng)特性到高架橋的多點(diǎn)、多維分析模型和方法上進(jìn)行研究。城市高架橋的損傷珍斷和安全評(píng)估對(duì)保證其安全運(yùn)行和抗震安全意義重大，特別是對(duì)將舉辦奧運(yùn)會(huì)的北京更有其社會(huì)意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值，擬申請(qǐng)建立一種高架橋損傷識(shí)別新方法。 2100433B