自复位桥墩精细受力机理及基于震后性能的设计方法研究

基本信息
批准号:51378292
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:何铭华
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李全旺,魏亚,刘晖,汪利,刘文,马原,郑小波
关键词:
自复位桥墩残余变形基于性能抗震设计接头磨损震后性能
结项摘要

As an innovative bridge pier structural system, self-centering pier (SCP) is one of the research fronts in seismic bridge engineering. Since the post-earthquake performance of SCP is outstanding, and residual displacement of SCP is small, it is feasible to obtain higher performance goals based on SCP. To date, no SCP has been tested by earthquake directly such that no actual experience is available. The SCP also suffers from the lack of systematic seismic design method and the absence of specific design specifications provision. Based on the preliminary study described in the proposal, sophisticated mechanism on the behavior of self-centering pier is proposed to be investigated, and a whole set of seismic design approach for SCP based on post-earthquake performance is going to be established. Theoretical analysis, numerical simulation and experimental validation are combined to solve four key scientific problems for SCP in the proposal. Four key problems include the impact mechanism on the performance of the layout and combination of the fundamental components of SCP, the lost and deterioration mechanism of Self-centering capacity of SCP, theory and modeling for predicting residual displacement of SCP, performance of joint and high wear-resisting and compression-resisting joint with new material and process, etc. Innovative achievements are expected in the proposed research, such as revelation of the detailed mechanism of the behavior during daily operation and earthquake attack of SCP, and establishment of a novel systematic seismic design method based on post-earthquake performance. The expected results on SCP in this research could be references for design and construction, establishment of design specification and provisions, and theoretical research.

自复位桥墩作为新型桥墩结构体系,是桥梁抗震领域的前沿热点之一。自复位桥墩的震后性能良好,残余变形小,可实现更高的性能目标。迄今为止,自复位桥墩未经历地震的直接考验,缺乏系统的抗震设计方法,没有专门的设计规范。在前期研究的基础上,本研究拟深入探索自复位桥墩的精细化力学机理;系统地建立一套以震后性能为性能目标的抗震设计方法。本研究拟理论分析、数值模拟和试验验证相结合,解决自复位桥墩基本组件的布局和组合对性能的影响机制,自复位能力损失和衰减机理及修复技术,残余变形预测理论与方法,接头性能和高耐磨抗压接头的新材料工艺研究等四个关键科学问题。研究有望获得创新性成果:包括深入揭示自复位桥墩的在运营和地震中精细的力学机理,以及建立一套系统的抗震设计方法。研究成果可为自复位桥墩的设计建设,规范标准的制定以及开展理论研究提供依据。

项目摘要

自复位桥墩震后性能好,残余变形小,可实现更高性能目标。本项目深入研究了自复位桥墩的精细化力学机理;系统地建立一套以震后性能为性能目标的抗震设计方法。本研究解决了自复位桥墩基本组件组成及设计,形成了较完整的典型SCP结构体系,可供设计和研究参考使用。本研究揭示了自复位桥墩的精细化受力机理,建立了自复位桥墩的可靠设计方法,面向工程推广建设完善了自复位桥墩施工工法,并将研究延伸到了车辆撞击下自复位桥墩的力学性能和拼接接头的避免损伤设计方法(Damage-avoiding)上;解决了机理和性能两大科学问题,取得了较丰富的研究成果,为下一步开展研究奠定基础。本研究对制定自复位桥墩技术规范、推进工程应用,具有重要的理论意义和工程实践意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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