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基于RSC体系的双层桥梁排架墩地震损伤控制设计

汇报人：

2024-01-25

目录

contents

引言

RSC体系基本原理与特点

双层桥梁排架墩结构特性分析

基于RSC体系的双层桥梁排架墩地震损伤控制设计方法

数值模拟与实验验证

工程应用案例研究

结论与展望

01

引言

地震是一种具有极大破坏力的自然灾害，对桥梁结构的安全性和稳定性构成严重威胁。因此，研究桥梁结构的地震损伤控制设计对于保障人民生命财产安全具有重要意义。

地震对桥梁结构的破坏性影响

双层桥梁排架墩作为一种常见的桥梁结构形式，具有独特的力学特性和抗震性能。在地震作用下，其损伤机理和破坏模式与单层桥梁结构存在显著差异，因此需要针对性地进行地震损伤控制设计。

双层桥梁排架墩的特殊性

国内外研究现状

目前，国内外学者在桥梁结构地震损伤控制领域已经开展了大量研究工作，取得了一系列重要成果。然而，针对双层桥梁排架墩地震损伤控制设计的研究相对较少，尚未形成完善的理论体系和设计方法。

发展趋势

随着计算机技术和数值分析方法的不断发展，桥梁结构地震损伤控制设计的研究将更加注重精细化、定量化和实用化。未来，基于高性能计算平台和精细化数值模型的地震损伤控制设计将成为研究的重要方向。

通过本研究，旨在形成一套基于RSC体系的双层桥梁排架墩地震损伤控制设计方法，为工程实践提供科学依据和技术支持。同时，本研究还将推动桥梁结构地震工程领域的发展，提高我国在该领域的国际竞争力。

研究目的

本研究不仅具有重要的科学意义，还具有广泛的应用前景。通过本研究提出的地震损伤控制设计方法，可以显著提高双层桥梁排架墩的抗震性能，减少地震灾害对人民生命财产造成的损失。同时，本研究还将为类似结构的抗震设计提供借鉴和参考，推动相关领域的发展。

研究意义

02

RSC体系基本原理与特点

RSC（RockingSelf-Centering）体系是一种新型的自复位结构体系，通过引入摇摆机制和自复位元件，使结构在地震作用下具有自复位能力和耗能能力。

RSC体系主要应用于桥梁、建筑等工程结构的抗震设计中，以提高结构的抗震性能，减少地震灾害带来的损失。

摇摆机制

01

RSC体系通过允许结构在地震作用下产生一定的摇摆，使结构能够适应地震动的变形需求，并减小结构的地震响应。

自复位元件

02

RSC体系中设置了自复位元件，如形状记忆合金（SMA）、高阻尼橡胶支座等，这些元件具有自复位能力和耗能能力，能够在地震后使结构恢复到原始位置，并消耗地震输入的能量。

刚性连接

03

RSC体系中，排架墩与主梁之间采用刚性连接，确保地震作用下主梁与排架墩之间的变形协调，避免产生过大的相对位移和转角。

经济性

RSC体系在保证结构抗震性能的同时，能够降低结构的建造成本和维护成本，提高工程的经济效益。

自复位能力

RSC体系通过自复位元件的设计，使结构在地震后能够自动恢复到原始位置，减小残余变形，提高结构的可修复性。

耗能能力

自复位元件在地震过程中能够消耗地震输入的能量，降低结构的地震响应，提高结构的抗震性能。

适应性

RSC体系能够适应不同烈度和场地条件下的地震动输入，通过调整自复位元件的参数和摇摆机制的设计，实现结构在不同地震动下的优化性能。

03

双层桥梁排架墩结构特性分析

双层桥梁排架墩结构主要分为刚架式、框架式和混合式三种类型。

结构类型

具有较大的刚度、承载力和稳定性，能够有效地抵抗地震作用下的变形和破坏。

结构特点

地震波传播导致桥梁结构产生水平和垂直地震力，双层桥梁排架墩结构需承受较大的弯矩、剪力和轴力。

双层桥梁排架墩结构在地震作用下的响应包括位移、加速度、内力等，需进行详细的时程分析和动力响应分析。

结构响应

地震力作用

04

基于RSC体系的双层桥梁排架墩地震损伤控制设计方法

设计原则

基于RSC（耗能减震-隔震-结构控制）体系，综合考虑桥梁结构的安全性、经济性和可维护性。

设计目标

通过合理的结构设计和控制措施，使双层桥梁排架墩在地震作用下的损伤程度得到有效控制，确保桥梁在震后的快速恢复和通行能力。

耗能减震策略

采用耗能装置（如金属阻尼器、摩擦阻尼器等）在桥梁结构中设置耗能节点，通过节点的塑性变形来消耗地震输入能量，减轻结构的地震响应。

隔震策略

在桥梁墩底设置隔震支座或隔震沟等隔震措施，延长结构自振周期，减小地震作用下的墩底剪力，从而降低桥梁结构的地震损伤。

结构控制策略

采用主动控制、半主动控制或混合控制等结构控制措施，通过实时监测地震动和结构响应，对结构施加反向作用力或调整结构参数，以减小结构的地震响应和损伤。

耗能装置的研发与优化

针对双层桥梁排架墩的特点，研发高效、可靠的耗能装置，并通过试验和数值模拟等手段对其进行优化，提高其耗能能力和稳定性。

隔震支座的设计与选型

根据桥梁结构的实际需求和地质条件