《基於震後性能要求的複雜鋼橋抗震設計方法研究》是依託浙江大學，由謝旭擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於震後性能要求的複雜鋼橋抗震設計方法研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：謝旭
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
地震災害表明，鋼橋在近場地震作用下發生結構損傷不可避免，建立其塑性域地震反應算法和損傷指標是完善鋼橋抗震設計規範的急需。目前，獨柱式鋼橋墩的設計方法趨於成熟，而複雜鋼橋抗震設計方法是國內外學者的研究焦點。本項目以受動軸力和雙軸彎曲變形的複雜鋼橋為對象，通過試驗和理論研究改進鋼材的滯回模型，提出合理的結構地震反應計算方法，根據震後的使用性和修復性要求建立包括局部和整體變形的極限狀態損傷指標。在此基礎上，以上承式和中承式典型鋼拱橋為重點，通過多尺度計算模型研究複雜橋樑塑性域的地震反應，以及近場地震、空間地震作用下的結構損傷特性和合理的結構減震體系。通過本項目研究，預期取得以下幾方面的研究成果：提出適用於複雜應力狀態的鋼材非線性滯回模型和基於震後性能要求的地震損傷指標；得到結構地震破壞區有效長度經驗公式；確立高精度地震反應計算模型和離散要求；探索複雜鋼橋的抗震構造和合理的減震方法。
結題摘要
儘管鋼橋的地震破壞程度比混凝土橋樑輕微，但地震災害表明，鋼結構在強震荷載作用下有可能發生鋼板局部失穩、超低周疲勞開裂等形式的地震損傷，建立考慮結構損傷的鋼橋抗震設計方法十分必要。迄今為止，我國對這類結構的地震損傷機理以及抗震設計方法缺乏研究，在實際工程中多採用較為保守的彈性設計方法，而這種設計方法一方面不經濟，另一方面由於對鋼橋地震破壞機理缺乏認識，當橋樑遭受到超過預期強度的地震作用時容易發生致命性的倒塌破壞。本項目以建立考慮結構損傷的鋼橋抗震設計方法為研究目的，根據立項的研究計畫，對鋼橋在強地震作用下的結構損傷特徵、計算方法以及計算模型、滯回本構模型、超低周疲勞損傷特性等方面進行理論和實驗研究，通過四年的研究主要取得了以下幾方面的成果： 1、系統研究了考慮結構參數和多方向地震作用的鋼橋墩地震破壞區域長度及其基本特徵，為合理的有限元計算模型提供了建模依據； 2、以鋼拱橋為對象，研究了複雜地震荷載下的結構損傷特性； 3、對雙曲面滯回本構模型進行了再修正，並以ABAQUS為平台實現了用雙曲面模型的鋼橋結構動力地震反應計算； 4、標定了我國鋼橋中最常用的鋼材Q345qC雙曲面模型材料參數； 5、利用雙曲面模型的修正經驗，對鋼筋MP模型中長期存在的不合理小幅循環履歷問題提出了修正方法，根本上解決了小幅循環下的不合理履歷問題；進一步利用MP模型提出了鋼結構阻尼元件在雙向地震作用下的簡化計算模型； 6、對鋼材的母材、焊接接頭、鏽蝕鋼材的超低周疲勞性能進行了試驗研究和分析； 7、研究了高強度鋼材的疲勞性能，提出了疲勞裂紋擴展參數； 8、通過對研究成果的整理和提煉，最終編著了《鋼橋抗震設計》一書。 整個研究工作發表18篇學術期刊論文，其中SCI收錄5篇，EI收錄13篇。會議論文7篇（其中4篇為國際會議論文）。參加國際、國內學術會議14人次。申請專利一項。培養已畢業的博士研究生3人，碩士研究生4人。 本項目研究基本上奠定了建立鋼橋抗震設計方法的基礎，在下一步研究中以此為基礎通過開發考慮鋼板局部變形影響的簡化計算模型，提出以性能為目標的驗算方法，建立鋼橋抗震設計體系。
