本书针对钢桥弹塑性地震反应计算方法和抗震设计方法，主要介绍地震中钢桥的破坏形式、钢桥弹塑性地震反应分析的计算模型、材料本构滞回模型、钢桥墩的结构抗震性能、地震作用方式对钢桥墩抗震性能的影响、钢拱桥的弹塑性地震反应、钢材的超低周疲劳性能及钢桥抗震性能验算方法等方面的内容。
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前言
第1章 钢桥地震破坏形式及结构抗震性能要求 1
1.1 概述 1
1.2 钢桥结构地震损伤形式 3
1.3 桥梁结构抗震设防目标 6
1.4 钢桥抗震性能要求 9
参考文献 9
第2章 设计地震动 11
2.1 概述 11
2.2 地震及地震动传播的基本特征 11
2.2.1 地震机理及断层的形式 11
2.2.2 地震波的传播过程 13
2.3 场地增幅特性 14
2.3.1 简谐剪切波在单一覆盖层场地中的传播 14
2.3.2 简谐振动波在界面上的反射、透射 16
2.3.3 层状场地中简谐波的传播 17
2.3.4 场地地震运动计算 19
2.4 设计地震动参数设定 22
2.4.1 基于历史地震资料的设计地震动设定方法 22
2.4.2 考虑震源距离的场地地震动参数评估方法 25
2.5 地震动时程模拟 27
2.5.1 历史地震动记录的调整 27
2.5.2 人工地震动的模拟 28
2.6 小结 30
参考文献 30
第3章 结构地震反应计算模型 32
3.1 概述 32
3.2 弹塑性地震反应分析的有限元模型 33
3.2.1 弯矩曲率模型 33
3.2.2 纤维模型 36
3.2.3 板壳模型 40
3.3 有限元模型对结构地震反应计算结果的影响 45
3.3.1 桥梁概况及计算模型 45
3.3.2 成桥状态的结构应力及自振特性比较 47
3.3.3 地震动输入及结构地震反应 49
3.4 钢材的滞回本构模型 52
3.4.1 钢材的应力-应变曲线 53
3.4.2 等向强化模型和随动强化模型 54
3.4.3 混合强化模型 54
3.4.4 双曲面模型 56
3.4.5 修正双曲面模型 58
3.4.6 改进的双曲面模型 61
3.4.7 其他滞回本构模型 65
3.5 钢材双曲面模型的材料参数 67
3.5.1 试验概况 67
3.5.2 试验结果及双曲面模型参数的测定 68
3.5.3 Q345q钢材的滞回性能 76
3.6 小结 76
参考文献 77
第4章 钢桥墩的结构抗震性能 80
4.1 概述 80
4.2 钢桥墩在水平单方向地震作用下的滞回力学性能 80
4.2.1 结构参数及国外钢桥墩抗震性能验算方法 80
4.2.2 圆形桥墩的滞回力学特性 84
4.2.3 矩形桥墩的滞回力学特性 88
4.3 钢桥墩在水平2方向地震作用下的滞回力学特性 93
4.3.1 试验研究现状 93
4.3.2 水平2方向地震作用下的桥墩抗震性能评价方法 100
4.4 水平2方向地震作用下桥墩结构损伤特性数值分析 103
4.4.1 圆形桥墩结构的地震损伤特性及损伤域长度 104
4.4.2 矩形桥墩结构的地震损伤特性及损伤域长度 110
4.5 小结 112
参考文献 112
附录 压缩钢板的宽厚比参数 114
附4.1 考虑弯曲变形的压缩板平衡方程 114
附4.2 受压钢板宽厚比参数RR的确定 115
附4.3 受压钢板宽厚比参数RF的确定 119
第5章 钢拱桥弹塑性地震反应分析算例 124
5.1 概述 124
5.2 上承式钢拱桥结构地震反应分析 125
5.2.1 计算模型 125
5.2.2 结构地震损伤特性 126
5.2.3 滞回本构模型对结构地震反应计算结果的影响 130
5.3 中承式钢拱桥结构地震反应分析 132
5.3.1 桥梁概况 132
5.3.2 计算模型 134
5.3.3 结构成桥状态下的自振特性 134
5.3.4 结构弹塑性地震反应计算结果对比 135
5.4 小结 140
参考文献 140
附录 考虑动轴力影响的杆系结构抗震性能验算方法 142
附5.1 薄壁矩形截面柱的极限压应变 142
附5.2 结构抗震性能验算方法 144
附5.3 钢拱桥抗震性能验算方法 144
第6章 钢桥超低周疲劳破坏寿命预测 147
6.1 概述 147
6.2 钢材低周疲劳性能试验方法及性能评价 148
6.2.1 试验方法 148
6.2.2 疲劳寿命预测模型 153
6.2.3 疲劳损伤累积计算 160
6.3 Q345钢材及焊接接头的低周疲劳性能 161
6.4 结构低周疲劳损伤评估方法 167
6.4.1 结构低周疲劳破坏的基本特征 167
6.4.2 桥墩超低周疲劳破坏验算方法 175
6.5 小结 179
参考文献 180
第7章 超低周疲劳的损伤力学计算方法基础 183
7.1 概述 183
7.2 超低周疲劳破坏的特征及材料微空穴扩张理论 183
7.2.1 低周和超低周疲劳破坏的特征 183
7.2.2 材料微空穴扩张模型 185
7.3 超低周疲劳破坏评价的CVGM模型和DSPS模型 187
7.4 GTN模型和连续损伤力学模型 190
7.4.1 GTN模型 190
7.4.2 连续损伤力学模型 192
7.5 微观损伤机制计算模型的材料参数标定 195
7.5.1 特征值长度标定 195
7.5.2 VGM模型及SMCS模型的材料参数标定 197
7.5.3 CVGM模型及DSPS模型的材料参数标定 201
7.5.4 GTN模型的材料参数标定 204
7.5.5 CDM模型的材料参数标定 205
7.6 微观损伤机制在结构延性断裂评估中的应用 207
7.6.1 微观损伤机制模型预测焊接接头及框架节点的断裂 208
7.6.2 CVGM模型对钢桥墩墩底超低周疲劳断裂的预测 212
7.7 小结 217
参考文献 218
第8章 钢桥结构抗震性能验算 222
8.1 概述 222
8.2 性能设计及钢桥的抗震性能目标 223
8.2.1 性能设计 223
8.2.2 性能目标 224
8.2.3 地震作用 224
8.3 结构地震反应计算方法和计算模型 229
8.3.1 结构地震反应计算方法 229
8.3.2 结构地震反应计算模型 233
8.4 结构抗震性能验算 235
8.4.1 结构需求 235
8.4.2 能力计算 236
8.5 提高钢桥结构抗震性能的措施 241
8.6 小结 242
参考文献 243
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