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