大震作用下减隔震连续梁桥的失效模式与性态控制目标

国内外桥梁设计规范对减隔震桥梁在大震作用下的失效模式和性态控制目标规定各不相同，特别是对减隔震连续梁桥墩柱延性控制水平的研究还很不完善。以桥墩塑性行为和支座性能劣化规律为切入点，对减隔震连续梁桥的失效模式与性态控制目标进行研究，具有理论意义和实用价值。.项目针对减隔震混凝土连续梁桥，采用理论研究、数值模拟和试验研究相结合的方法，提出结构合理失效模式和判断准则，进而建立性态设计控制目标。主要研究：1）叠层橡胶支座处于非理想工作状态下的性能劣变规律及滞回力学模型；2）研究多种非线性因素耦合效应及其对桥梁减隔震性能的影响，提出结构失效模式判别准则；3）对结构多种失效模式进行优化分析，提出结构多水准的合理失效模式与性态设计目标；4）提出与我国设计规范相配套、物理意义明确的性能目标评价参数及其计算方法和量化标准。项目研究成果可确保减隔震技术的有效性和结构的安全性，为减隔震连续梁桥的优化设计提供依据。

受制于桥梁结构损伤与减隔震装置性能发挥非线性耦合的复杂性，国内外桥梁抗震设计规范对减隔震桥梁性态控制目标的规定各不相同甚至不明确，给工程建设带来困扰。.本课题针对大震作用下减隔震连续梁桥墩柱严重损伤后，铅芯橡胶支座处于较大转动、不均匀受压或大剪切变形的非理想工作状态，进行了支座特定受力状态的一系列力学性能试验，试验结果表明，支座的倾斜转动限制了支座减隔震性能的发挥，在桥梁极限状态受力分析时不能忽略。在此基础上通过理论研究及有限元分析，提出了能模拟铅芯橡胶支座受力全过程的修正力学模型，该模型可模拟支座在多种不利受力状态下的刚度退化、屈曲和硬化，可满足减隔震连续梁桥动力反应全过程分析需求。研究了减隔震桥梁构件损伤、局部破坏与整体结构破坏之间的关系，提出了结构多种失效模式的判别准则；完成了铅芯橡胶支座连续梁桥全桥模型振动台试验，通过研究墩柱、铅芯橡胶支座的非线性耦合对桥梁减隔震性能的影响，并以桥梁的抗震性能、全生命周期的经济性作为综合优化目标，提出了减隔震桥梁多水准的合理失效模式与性态设计目标；以位移延性系数作为桥梁抗震性能目标的量化评价参数，提出了基于能量平衡原理的连续梁桥减隔震设计方法。