内容简介

《桥梁结构抗震分析与地震保护》系统介绍了作者十五年来在桥梁结构抗震减震领域的相关研究工作。《桥梁结构抗震分析与地震保护》共14章,主要内容包括:地震动特性及输入问题,桥梁结构弹性地震反应分析方法,桥梁主要构件非线性分析模型,RC桥墩非线性分析模型,土-基础-桥梁结构相互作用,桥梁地震反应非线性分析方法,直接基于位移的桥梁抗震设计方法,空间地震动作用下桥梁随机反应,基于多尺度有限元建模的桥梁地震倒塌分析,桥梁地震保护装置,减隔震桥梁地震反应分析方法,摇摆桥梁结构分析与抗震设计,桥墩地震动水压力分析方法,以及桥梁结构模型动力试验等。

目录

目录
前言
第1章地震动特性及输入问题1
1.1地震动随机过程1
1.1.1地震动随机过程描述1
1.1.2地震动随机过程模型3
1.2地震动的工程特性5
1.2.1地震动幅值5
1.2.2地震动频谱7
1.2.3地震动持时9
1.3地震动的空间变化性9
1.3.1不相干效应9
1.3.2行波效应10
1.3.3衰减效应11
1.3.4局部场地效应11
1.4地震动的近断层效应11
1.4.1上盘效应12
1.4.2速度大脉冲12
1.4.3竖向效应13
1.5地震动的合成14
1.5.1人工合成地震动的一般方法14
1.5.2空间变化地震动的合成方法17
1.5.3近断层脉冲型地震动合成22
1.6地震动输人问题28
1.6.1天然地震动记录的选择28
1.6.2地震动的输入方式31
1.6.3最不利输入角度31
参考文献32
第2章桥梁结构弹性地震反应分析方法36
2.1单自由度弹性体系地震反应分析36
2.1.1运动方程36
2.1.2自由振动37
2.1.3强迫振动37
2.2单自由度弹性体系反应谱分析39
2.2.1地震作用基本表达式39
2.2.2地震反应谱39
2.2.3标准反应谱40
2.2.4设计反应谱40
2.3多自由度体系运动方程42
2.3.1一致激励运动方程42
2.3.2多点激励运动方程43
2.4多自由度体系反应谱法44
2.4.1自振频率和振型44
2.4.2振型分解法45
2.4.3振型分解反应谱法46
2.5多点激励下斜拉桥弹性地震反应算例48
参考文献53
第3章桥梁主要构件非线性分析模型54
3.1上部结构54
3.1.1桥面系类型、截面布置和属性56
3.1.2斜交及曲线桥56
3.1.3预应力的影响58
3.2桥梁支座58
3.2.1板式橡胶支座58
3.2.2盆式橡胶支座60
3.2.3钢支座61
3.2.4支座模型的重要性及对桥梁抗震评价的作用62
3.3桥梁挡块62
3.3.1试验研究64
3.3.2桥梁内挡块性能和分析模型67
3.3.3桥梁外挡块性能和分析模型75
3.3.4挡块模型的重要性及对桥梁抗震评价的作用85
3.4桥梁碰撞模型86
3.4.1刚体力学法86
3.4.2接触单元法87
3.5桥台-回填土体系91
3.5.1失效机理91
3.5.2非线性力位移能力92
3.5.3简化公式在抗震分析中的应用95
参考文献99
第4章RC桥墩非线性分析模型101
4.1常见桥墩非线性分析模型101
4.1.1构件恢复力模型101
4.1.2等效塑性铰模型106
4.1.3纤维梁柱单元模型111
4.1.4精细有限元模型112
4.2复杂受力下桥墩分析模型114
4.2.1弯剪耦合分析模型114
4.2.2桥墩压弯扭模型122
4.2.3双轴压弯下RC空心墩分析模型132
4.2.4FRP约束RC桥墩139
4.2.5节段拼装桥墩149
4.2.6RC桥墩统一滞回模型156
参考文献162
第5章土-基础-桥梁结构相互作用168
5.1自由场地反应分析168
5.1.1维波动和地面反应分析169
5.1.2时域二维或三维动力反应分析171
5.2土-结构动力相互作用172
5.2.1边界问题和实际问题简化方法173
5.2.2直接方法175
5.2.3子结构分析方法176
5.2.4等效弹簧-阻尼分析方法179
5.3Winkler地基梁法181
5.3.1Matlock模型181
5.3.2Penzien模型183
5.3.3动力p-y(q-z和t-z)曲线法184
5.4规范方法189
5.4.1m法189
5.4.2p-y曲线法189
5.5地基阻抗力的时域计算方法190
5.5.1稳定条件190
5.5.2虚拟力问题193
5.5.3实例分析194
5.6考虑SSI的桥梁非线性地震反应分析算例196
5.6.1采用静力p-y法的斜交桥地震反应196
5.6.2采用动力p-y法的斜拉桥地震反应199
参考文献204
第6章桥梁地震反应非线性分析方法206
6.1弹塑性静力分析方法206
6.1.1基本原理206
6.1.2建立能力曲线207
6.1.3能力谱方法210
6.1.4N2方法214
6.1.5多跨曲线桥推覆分析算例215
6.2非线性时程分析法217
6.2.1基本原理217
6.2.2双柱式桥墩连续梁桥时程分析算例219
6.2.3增量动力分析法223
6.2.4增量动力分析算例224
参考文献228
第7章直接基于位移的桥梁抗震设计方法230
7.1基于力的抗震设计方法存在的问题230
7.2直接基于位移的设计基本理论和方法231
7.2.1直接基于位移设计方法的基本理论231
7.2.2设计性能目标232
7.2.3目标位移及位移模式234
7.2.4P-△效应236
7.2.5直接基于位移方法的基本流程237
7.3直接基于位移方法的桥梁设计算例238
7.3.1四跨连续梁桥238
7.3.2RC拱桥242
7.3.3基础隔震斜拉桥248
参考文献251
第8章空间地震动作用下桥梁随机反应253
8.1三维平稳激励下结构地震反应的虚拟激励法253
8.2虚拟激励法在通用有限元程序中的实现254
8.2.1大质量法求解结构动力方程254
8.2.2响应峰值的计算255
8.2.3虚拟激励的构造256
8.3算例分析258
8.3.1单自由度体系258
8.3.2多自由度体系260
参考文献263
第9章基于多尺度有限元建模的桥梁地震倒塌分析265
9.1多尺度单元界面耦合方法与实现265
9.2界面连接方法单柱式桥墩验证267
9.2.1拟静力分析267
9.2.2泊松比分析269
9.2.3模态分析270
9.2.4正弦时程分析270
9.3两跨简支梁桥地震反应数值试验验证271
9.3.1沙漏能272
9.3.2模态分析272
9.3.3支座反力对比273
9.3.4碰撞力对比274
9.3.5墩底反力对比276
9.4简支梁桥倒塌分析277
9.4.1桥梁与震害概况277
9.4.2地震动选取278
9.4.3计算结果分析279
9.5高墩大跨连续刚构梁桥倒塌分析284
9.5.1桥梁概現及有限元模型284
9.5.2桥梁地震倒塌分析285
参考文献287
第10章桥梁地震保护装置288
10.1铅芯橡胶隔震支座288
10.1.1铅芯橡胶隔震支座的力学性能289
10.1.2铅芯橡胶隔震支座恢复力模型294
10.2高阻尼橡胶隔震支座297
10.2.1高阻尼橡胶隔震支座的性能298
10.2.2高阻尼橡胶隔震支座的力学模型300
10.3滑动摩擦隔震支座301
10.3.1聚四氟乙烯-不锈钢界面摩擦特性301
10.3.2平面摩擦型隔震支座304
10.3.3摩擦摆支座305
10.3.4双凹面摩擦摆支座306
10.3.5多重摩擦摆支座307
10.3.6抗拉拔桥梁摩擦隔震支座309
10.3.7界面热效应预测310
10.4三维隔震支座314
10.4.1三维隔震支座工作机理314
10.4.2三维隔震支座力学性能315
10.5隔震支座新进展316
10.5.1变曲率摩擦摆支座316
10.5.2Roll-N-Cage支座317
10.6金属阻尼器319
10.6.1菱形钢板阻尼器320
10.6.2宫格式阻尼器321
10.6.3铅芯钢管阻尼器322
10.6.4大行程板式铅阻尼器323
10.7防屈曲支撑325
10.7.1防屈曲支撑构造及工作机理325
10.7.2自复位防屈曲支撑326
10.8锁死销及防落梁装置328
10.8.1锁死销构造及力学性能328
10.8.2防落梁装置及工作机理330
参考文献331
第11章减隔震桥梁地震反应分析方法334
11.1单自由度和多自由度分析方法334
11.1.1阻尼在减隔震桥梁结构中的作用334
11.1.2单自由度分析方法336
11.1.3多自由度分析方法337
11.2非线性时程分析方法337
11.3减隔震桥梁地震反应分析实例338
11.3.1铅芯橡胶支座连续梁桥338
11.3.2滑动摩擦支座隔震桥梁341
11.4附加阻尼装置的高架桥梁地震碰撞分析349
11.4.1高架桥梁的碰撞349
11.4.2附加阻尼器的减撞控制351
参考文献354
第12章摇摆桥梁结构分析与抗震设计356
12.1摇摆桥梁体系概述356
12.1.1摇摆桥梁体系构造356
12.1.2摇摆桥墩力学机理357
12.1.3摇摆桥墩一般损伤过程和极限状态358
12.2摇摆桥墩分析方法359
12.2.1摇摆结构力学行为分析359
12.2.2摇摆桥墩分析计算方法363
12.2.3摇摆桥墩数值分析367
12.3摇摆桥墩抗震设计方法373
12.4摇摆桥墩抗震性能试验研究374
12.4.1单墩拟静力试验研究374
12.4.2双柱桥墩拟静力试验研究376
12.4.3单跨摇摆桥梁振动台试验研究380
12.4.4四跨摇摆桥梁振动台试验研究386
12.5摇摆桥梁工程应用390
12.5.1工程概况390
12.5.2设计标准和设计目标391
12.5.3设计与分析392
12.5.4施工与监测394
参考文献395
第13章

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