钢桥抗震与损伤控制设计指南基础篇

钢桥抗震与损伤控制设计指南基础篇PDF电子书下载

交通运输

作者：（日）宇佐美勉编着；吉伯海，高圣彬译
出版社：南京：河海大学出版社
出版年份：2008
ISBN：9787563025305
页数：295 页

图书介绍：本书以钢桥墩、连续梁桥、拱桥、桁架桥和斜拉桥为研究对象，系统地阐述了基于性能化设计的钢桥抗震与损伤控制设计方法，并就影响动力分析结果精度的结构建模进行了详尽的阐述。查看图书目录点击购买PDF全本电子书上一篇：世界汽车主动安全技术文献选编下一篇：汽车元素汽车技术的今天与明天 《钢桥抗震与损伤控制设计指南基础篇》目录 标签：钢桥抗震编着损伤控制

1 性能化设计的基本观点1

1.1 序言1

1.2 引进性能化设计的背景与趋势1

1.3 性能化设计的基本流程2

1.4 性能化设计的优点和缺点4

1.5 要求性能矩阵4

1.6 要求性能的等级化5

1.7 一般、中级表述的要求性能的示例6

1.8 要求性能的高级表述方法与种类6

1.8.1 表述方法6

1.8.2 基本性能7

1.8.3 极限状态8

1.9 性能校验形式9

1.9.1 校验形式的分类9

1.9.2 校验形式的研究现状9

1.9.3 本指南中所采用的校验形式10

1.10 符合性判断规定11

1.11 生命周期成本、环境影响与设计使用期限12

1.11.1 生命周期成本（LCC）12

1.11.2 环境影响（LCCO2）12

1.11.3 设计使用期限13

1.12 小结13

2 性能校验型抗震和损伤控制设计方法概论16

2.1 序言16

2.2 抗震要求性能的一般和中级表述19

2.2.1 设计地震动19

2.2.2 基本性能与极限状态21

2.2.3 抗震要求性能的一般和中级表述21

2.3 抗震要求性能的高级表述（抗震性能校验法）22

2.3.1 桥墩、允许出现塑性变形的上部结构23

2.3.2 桥墩锚固部30

2.3.3 支座31

2.3.4 桩基础32

2.3.5 防坠桥装置33

2.3.6 损伤控制阻尼器34

2.4 分项系数34

2.4.1 考虑强度分析模型不确定性的系数γb135

2.4.2 考虑极限状态特性等因素的系数γb235

2.4.3 考虑结构分析模型不确定性的系数γa36

2.4.4 分项系数的建议值37

2.5 钢结构性能校验型抗震和损伤控制设计法的建议方案38

2.5.1 抗震要求性能矩阵38

2.5.2 构件健全度矩阵以及健全度校验法矩阵40

2.5.3 所建议的抗震、损伤控制设计法的流程43

2.6 小结44

Appendix 1 限值的计算方法50

1 单柱式钢桥墩的限值确定公式50

2 板与短柱的变形性能评估53

3 对承受剪力的板件及梁的变形性能评估55

4 小结56

［参考资料1］56

［参考资料2］57

Appendix 2 用于计算非线性反应的经验法则58

1 位移校验法（Displacement-based approach）58

2 固有承载力法（Force-based approach）61

3 小结63

Appendix 3 根据最大反应应变实施的“地震后可使用性”校验63

1 序言63

2 钢桥墩的地震反应分析63

3 分析结果65

［参考资料］67

3 设计地震动68

3.1 序言68

3.2 表层地基的动力分析方法69

3.3 地震动确定方法71

3.3.1 震源、传播路径、地基三个特性71

3.3.2 经验评估法72

3.3.3 半经验评估法73

3.3.4 理论评估法74

3.3.5 今后面向设计的地震动评估方法75

3.4 本指南中使用的偶遇地震76

3.5 小结79

4 钢材82

4.1 序言82

4.1.1 背景82

4.1.2 钢材特性与抗震性能82

4.2 强度特性的影响83

4.2.1 钢材的强度特性参数83

4.2.2 屈服应力、拉伸强度、延伸率、屈强比83

4.2.3 强度匹配85

4.3 钢材板厚拉伸特性的影响（RAZ的影响）86

4.4 韧性的影响87

4.4.1 土木建筑结构上发生的脆性破坏87

4.4.2 断裂力学参数与破坏韧性值88

4.4.3 主要的破坏韧性试验法89

4.4.4 地震时发生的脆性破坏90

4.4.5 建筑领域脆性破坏的相关研究91

4.4.6 桥墩用钢材所要求的韧性92

4.5 新型钢材95

4.5.1 结构所要求的性能与钢材性能95

4.5.2 SN钢95

4.5.3 LYP钢（低屈服钢）98

4.5.4 BHS(Bridge High performance Steel)99

4.6 小结100

5 材料本构模型103

5.1 序言103

5.2 抗震分析中采用的本构模型分类103

5.3 钢材的本构模型104

5.3.1 应力—应变关系104

5.3.2 等向强化法则与随动强化法则105

5.3.3 考虑滞回特性的高精度本构模型106

5.3.4 考虑薄壁钢结构构件局部屈曲特性的本构模型110

5.3.5 钢板的剪应力—剪应变关系110

5.3.6 钢材弯矩—曲率关系（M-φ关系）111

5.4 混凝土的本构模型111

5.4.1 填充混凝土111

5.4.2 钢筋混凝土114

5.4.3 桩构件117

5.5 钢筋的本构模型117

5.6 小结117

6 抗震分析法121

6.1 序言121

6.2 特征值分析123

6.3 静力分析124

6.3.1 常遇地震时的抗震设计中采用的分析方法124

6.3.2 偶遇地震时的抗震设计中采用的分析方法125

6.4 静力反复分析（准静力分析）126

6.5 反应谱分析（对于常遇地震的抗震设计）127

6.6 时程反应分析128

6.6.1 对于常遇地震的抗震设计128

6.6.2 对于偶遇地震的抗震设计128

6.6.3 静力与动力组合法（位移校验法）129

6.7 小结130

Appendix 1 模态分析法131

Appendix 2 非线性动力分析方法的原理132

7 抗震校验法135

7.1 序言135

7.2 Pushover分析135

7.2.1 底部固定的桥墩135

7.2.2 底部为弹簧支座的桥墩138

7.2.3 具有橡胶或隔震支座的桥墩138

7.3 位移校验法139

7.3.1 概要139

7.3.2 单自由度体系结构140

7.3.3 多自由度长方形刚构桥墩141

7.3.4 适用于更加复杂钢桥的方法144

7.3.5 验证精确度144

7.3.6 位移校验法的适用限制146

7.4 应变校验法148

7.5 抗震校验法的实例149

7.5.1 目标桥墩以及设计条件149

7.5.2 常遇地震动下的抗震设计（图2.5.3中的①）150

7.5.3 地基条件、设计地震动输入的设定（图2.5.3中的②）150

7.5.4 按照结构重要性确定抗震性能水准（图2.5.3中的③）150

7.5.5 确定构件健全度（图2.5.3中的④）150

7.5.6 分项系数的设定（图2.5.3中的⑤）150

7.5.7 结构分析模型（图2.5.3中的⑥）151

7.5.8 特征值分析（图2.5.3中的⑦）152

7.5.9 阻尼（图2.5.3中的⑧）152

7.5.10 基本模态是否占主导地位的判断（图2.5.3中的⑨）152

7.5.11 位移校验法（图2.5.3中的⑩）153

7.5.12 应变校验法（图2.5.3中的（11））154

7.5.13 小结156

7.6 各种桥梁形式中校验适用位置的示例157

7.6.1 钢桥墩以及高架桥157

7.6.2 拱桥157

7.6.3 桁架桥158

7.6.4 斜拉桥158

7.7 小结158

［参考资料1］160

［参考资料2］162

Appendix 采用壳单元进行校验的实例163

1 概要163

2 采用壳单元进行Pushover分析164

3 变形性能校验165

4 小结166

8 阻尼的考虑方法167

8.1 钢桥抗震性能中的阻尼167

8.1.1 阻尼的基本原理167

8.1.2 抗震分析中的阻尼特性167

8.2 比例阻尼168

8.2.1 比例阻尼的种类与设定方法168

8.2.2 模态阻尼比169

8.3 非比例阻尼及其设定方法170

8.4 钢桥抗震分析时的阻尼设定实例171

8.4.1 比例阻尼矩阵的设定方法171

8.4.2 Rayleigh型阻尼矩阵设定的注意事项173

8.5 小结173

9 构成单元和建模175

9.1 序言175

9.2 上部结构175

9.2.1 概要175

9.2.2 不考虑塑性变形的上部结构建模175

9.2.3 考虑到材料非线性的桥面板及梁的模型178

9.3 支座180

9.3.1 支座的种类和结构概况181

9.3.2 功能分离型的支座185

9.3.3 支座的建模187

9.3.4 钢支座的建模189

Appendix 1 橡胶支座的建模194

Appendix 2 橡胶支座反复滞回特性的建模198

9.4 桥墩200

9.4.1 钢桥墩的建模200

9.4.2 转角处的建模204

9.5 锚固部205

9.5.1 对应常遇地震动的模型206

9.5.2 对应偶遇地震动的模型206

9.6 防坠桥连结结构210

9.6.1 分类210

9.6.2 结构和功能211

9.6.3 建模212

9.7 地基及基础214

9.7.1 地基及基础结构的建模分类214

9.7.2 反应值分析计算的建模概要215

9.7.3 地震时固有水平承载力校验分析模型的概况221

9.7.4 推定地基及基础地震时动力的数值分析法的注意事项222

9.8 总结和展望222

9.8.1 上部结构222

9.8.2 支座223

9.8.3 桥墩223

9.8.4 锚部224

9.8.5 防坠桥连结结构224

9.8.6 基础及地基224

10 损伤控制与隔震结构231

10.1 序言231

10.2 损伤控制与隔震结构的基本概念232

10.3 损伤控制、隔震结构的现状233

10.3.1 半主动损伤控制234

10.3.2 被动损伤控制235

10.4 滞回型阻尼器235

10.4.1 剪切屈服型阻尼器236

10.4.2 弯曲屈服型阻尼器237

10.4.3 轴向屈服型阻尼器（防屈曲支撑构件）238

10.5 滞回型阻尼器的分析模型239

10.5.1 防屈曲支撑239

10.5.2 剪力板241

10.6 损伤控制、隔震结构的设计方法242

10.6.1 研究、设计步骤243

10.6.2 地震反应值校验中的必要性能244

10.7 实际桥梁的应用实例246

10.7.1 大跨度钢桁架桥的损伤控制设计246

10.7.2 采用防屈曲支撑技术的上承式拱桥251

10.8 小结256

Appendix 防屈曲支撑（BRB）的整体屈曲258

第11章利用构造细节提高抗震性能261

11.1 钢桥墩261

11.1.1 抗震技术中重要的构造细节261

11.1.2 事例261

11.2 上部结构265

11.2.1 抗震技术中的重要构造细节265

11.2.2 事例265

12 抗震加固方法270

12.1 钢桥墩270

12.1.1 基本思路和加固方法270

12.1.2 事例272

12.2 上部结构274

12.2.1 基本思路274

12.2.2 事例274

附录Ⅰ 关键词语的解释279

1 性能校验型设计法279

2 性能校验型抗震设计法281

3 抗震校验法282

4 抗震分析法284

5 抗震实验法286

附录Ⅱ 符号说明287

1 下标287

2 行列式与向量的表示288

3 力，荷载，力矩288

4 应力和应变289

5 挠度与位移290

6 质量，阻尼，速度，加速度291

7 几何变量292

8 材料系数293

9 其他294

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摘要：本文以《钢桥抗震与损伤控制设计指南基础篇.pdf电子书版文档下载》为中心，详细阐述了钢桥抗震与损伤控制设计的基本原则、方法及实践应用。全文分为四个部分，分别从设计原则、设计方法、实践应用和未来展望四个方面进行深入探讨，旨在为钢桥抗震与损伤控制设计提供有益的参考。

1、设计原则

《钢桥抗震与损伤控制设计指南基础篇.pdf电子书版文档下载》首先明确了钢桥抗震与损伤控制设计的基本原则。这些原则包括：确保桥梁结构安全可靠、提高桥梁抗震性能、降低桥梁损伤风险、优化桥梁设计及施工方案等。这些原则为钢桥抗震与损伤控制设计提供了理论依据和指导方向。

在抗震设计方面，该指南强调了结构整体性、抗震性能和耐久性。具体而言，应注重提高桥梁结构的整体刚度、优化抗震设计参数、采用合理的抗震构造措施等。在损伤控制设计方面，则着重于提高桥梁结构的抗裂性能、抗疲劳性能和耐久性，以降低桥梁在使用过程中的损伤风险。

此外，该指南还强调了在钢桥抗震与损伤控制设计过程中，应充分考虑桥梁所处的地理环境、气候条件、交通荷载等因素，以实现桥梁设计的科学性和合理性。

2、设计方法

《钢桥抗震与损伤控制设计指南基础篇.pdf电子书版文档下载》详细介绍了钢桥抗震与损伤控制设计的方法。主要包括：抗震设计方法、损伤控制设计方法、结构优化设计方法等。

在抗震设计方法方面，该指南提出了基于地震反应谱、时程分析和动力弹塑性分析等抗震设计方法。这些方法能够有效评估桥梁在地震作用下的动力响应，为抗震设计提供科学依据。

在损伤控制设计方法方面，该指南介绍了基于有限元分析、损伤演化分析和寿命预测等损伤控制设计方法。这些方法能够有效预测桥梁在使用过程中的损伤发展，为损伤控制设计提供有力支持。

此外，该指南还强调了结构优化设计方法在钢桥抗震与损伤控制设计中的重要性，提出了基于遗传算法、粒子群算法等优化设计方法，以提高桥梁结构的性能和降低设计成本。

3、实践应用

《钢桥抗震与损伤控制设计指南基础篇.pdf电子书版文档下载》结合实际工程案例，详细介绍了钢桥抗震与损伤控制设计的实践应用。这些案例涵盖了不同类型的钢桥，如斜拉桥、悬索桥、拱桥等，为读者提供了丰富的实践经验和参考。

在抗震设计方面，该指南以某斜拉桥为例，详细介绍了抗震设计过程，包括地震反应谱分析、时程分析和动力弹塑性分析等。在损伤控制设计方面，以某悬索桥为例，介绍了损伤演化分析和寿命预测等损伤控制设计方法。

通过这些实践案例，读者可以深入了解钢桥抗震与损伤控制设计的具体实施过程，为实际工程提供有益的借鉴。

4、未来展望

随着我国桥梁建设的快速发展，钢桥抗震与损伤控制设计面临着新的挑战和机遇。针对未来发展趋势，该指南提出了以下展望：

一是加强钢桥抗震与损伤控制设计理论研究，提高设计方法的科学性和实用性；二是推广先进的设计技术和材料，提高桥梁结构的性能和耐久性；三是加强桥梁监测与维护，确保桥梁安全运行。

通过不断探索和创新，钢桥抗震与损伤控制设计将在我国桥梁建设中发挥越来越重要的作用。

总结：

本文从设计原则、设计方法、实践应用和未来展望四个方面对《钢桥抗震与损伤控制设计指南基础篇.pdf电子书版文档下载》进行了详细阐述。该指南为钢桥抗震与损伤控制设计提供了全面的理论指导和实践参考，对提高我国桥梁建设水平具有重要意义。

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