第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 钢管混凝土的特性 2
1.2.1 钢管混凝土拱桥的优势 2
1.2.2 钢管混凝土拱桥有待进一步研究和解决的问题 3
1.3 钢管混凝土拱桥拱肋的施工方法 3
1.4 钢管混凝土拱桥动力性能研究现状 4
1.4.1 钢管混凝土构件动力性能研究 4
1.4.2 钢管混凝土拱桥抗震性能研究 5
1.4.3 抗震试验研究 6
1.4.4 动力分析模型的建立和求解方法 7
1.5 大跨度桥梁的地震反应分析现状 7
1.6 地基-基础-结构动力相互作用研究现状 8
1.6.1 子结构法 10
1.6.2 直接法 10
1.6.3 大跨度钢管混凝土拱桥地基-基础-结构的相互作用 12
1.7 桥梁抗震性能设计现状 12
1.7.1 桥梁抗震设防类别 12
1.7.2 容许强度和变形指标 13
1.7.3 大跨径拱桥的抗震设计 13
1.8 桥梁结构抗震能力评估现状 13
1.8.1 桥梁结构抗震评估方法研究 14
1.8.2 基于性能的抗震能力评估方法 15
1.8.3 结构抗震能力评估指标研究 18
1.8.4 钢管混凝土拱桥抗震性能评估方法的研究 19
1.9 桥梁结构地震破坏评估方法研究 19
参考文献 20
第2章 大跨度钢管混凝土拱桥的地震反应分析 27
2.1 时程分析法 27
2.1.1 时程分析法基本概念 27
2.1.2 时程分析法的主要步骤 27
2.1.3 地震波的选取与调整 28
2.1.4 地震反应方程求解方法 29
2.2 随机振动理论 31
2.2.1 随机过程 31
2.2.2 地面加速度功率谱密度函数模型 31
2.2.3 地震地面运动空间变化效应 32
2.2.4 地震动随机模型参数的取值 33
2.3 地震地面运动行波和部分相干效应的模拟 39
2.3.1 大质量法的原理 39
2.3.2 大质量法的特点 40
2.3.3 大质量法在钢管混凝土拱桥中的应用 40
2.4 人工地震波生成程序的编制 41
2.4.1 程序内容 41
2.4.2 理论依据 41
2.4.3 程序实现方法 42
2.4.4 实例 43
2.5 小结 43
参考文献 44
第3章 钢管混凝土的非线性性能 46
3.1 引言 46
3.2 钢管混凝土的材料非线性 46
3.2.1 弹塑性本构关系——增量理论 46
3.2.2 增量弹塑性关系的表达式 48
3.2.3 核心混凝土非线性模型 49
3.2.4 钢管的材料非线性模型 52
3.2.5 程序编制 54
3.3 空间梁单元的几何非线性 55
3.3.1 Lagrangian描述 55
3.3.2 空间梁单元非线性刚度矩阵 56
3.4 小结 61
参考文献 61
第4章 钢管混凝土非线性恢复性能研究 62
4.1 循环反复荷载作用下钢管混凝土构件性能 62
4.1.1 基本概念 62
4.1.2 钢管混凝土构件的滞回曲线 63
4.2 弹塑性恢复力曲线主要特点 63
4.3 钢管混凝土构件恢复力分析有限元模型 63
4.3.1 用矩形薄板单元模拟钢管 63
4.3.2 用空间8结点六面体等参单元模拟钢管核心混凝土 66
4.4 钢管混凝土截面的弯矩-曲率（M-φ）关系 68
4.5 钢管混凝土截面的水平力-位移（P-△）关系 70
4.6 恢复力滞回性能分析专用模块的二次开发 70
4.6.1 专用模块的二次开发 71
4.6.2 钢管混凝土构件分析模型的建立 72
4.7 算例 72
4.7.1 算例1：弯矩—曲率恢复力滞回曲线分析 73
4.7.2 算例2：水平力—位移恢复力滞回曲线分析 73
4.8 小结 74
参考文献 74
第5章 地基-基础-结构动力相互作用 76
5.1 概述 76
5.2 有限元法 76
5.3 子结构-有限元法 77
5.4 无限元-有限元法 77
5.4.1 映射无限元的基本原理 78
5.4.2 空间映射无限元 79
5.4.3 空间映射无限元的特性分析 80
5.4.4 空间映射无限元程序的编制 83
5.5 基于Abaqus的二次开发-建立无限元-有限元模型 83
5.5.1 用户单元 84
5.5.2 定义单元的用户子程序 88
5.6 算例 92
5.7 结论 94
参考文献 94
第6章 工程实例——桂林石家渡漓江大桥 96
6.1 工程概况 96
6.2 实桥试验 97
6.2.1 试验方法 97
6.2.2 试验工况 98
6.3 分析模型 99
6.3.1 拱脚固定法-不考虑地基-基础-结构的相互作用 100
6.3.2 有限元法考虑地基-基础-结构的相互作用 100
6.3.3 子结构-有限元法考虑地基-基础-结构的相互作用 100
6.3.4 无限元-有限元法考虑地基-基础-结构的相互作用 101
6.4 动力特性分析 103
6.5 拱肋等效单轴应力应变曲线分析模型 104
6.6 人工地震波的生成 105
6.7 动态时程地震反应分析 106
6.7.1 模型1 107
6.7.2 模型2 109
6.7.3 模型3 111
6.7.4 模型4 112
6.7.5 模型的分析结果比较 113
6.8 小结 114
参考文献 115
第7章 工程实例——南宁永和大桥 116
7.1 工程概况 116
7.2 分析模型 116
7.2.1 材料 117
7.2.2 等效单轴应力应变曲线分析模型 117
7.2.3 采用的考虑地基-基础-结构的相互作用模型 119
7.3 动力特性分析 122
7.4 人工地震波的生成 123
7.5 三维地震动作用地震反应分析 124
7.5.1 一致激励 125
7.5.2 非一致激励 131
7.6 小结 136
参考文献 136
第8章 钢管混凝土拱桥极限承载能力及延性比 137
8.1 概述 137
8.2 钢管混凝土拱桥各部件的极限承载力及极限变形 137
8.2.1 拱肋弦杆 137
8.2.2 拱肋腹杆 139
8.2.3 拱肋横向联系 140
8.2.4 拱肋吊杆 141
8.2.5 拱肋吊杆横梁 141
8.2.6 桥面纵梁 144
8.3 钢管混凝土拱桥各部分的延性比 145
8.4 小结 147
参考文献 147
第9章 钢管混凝土拱桥抗震能力评估 149
9.1 概述 149
9.2 钢管混凝土拱桥基于强度与延性的抗震能力评估方法 149
9.2.1 基于强度与延性的抗震能力评估方法的基本假定 149
9.2.2 钢管混凝土拱桥抗震能力评估基本原理 149
9.2.3 大跨度钢管混凝土拱桥地震作用分析 150
9.3 钢管混凝土拱桥屈服的抗震能力Ac 150
9.3.1 拱肋弦杆加速度系数 151
9.3.2 拱肋腹杆加速度系数 151
9.3.3 拱肋横向联系加速度系数 152
9.3.4 吊杆加速度系数 152
9.3.5 吊杆横梁和桥面纵梁加速度系数 152
9.3.6 各部件的延性容量 153
9.3.7 地震作用折减系数 154
9.3.8 各部件的屈服地面运动加速度及抗震能力 155
9.4 钢管混凝土拱桥抗震能力评估流程 155
9.5 算例 156
9.5.1 概述 156
9.5.2 拱肋和横联截面力学特性 157
9.5.3 结构计算 158
9.5.4 计算结果 159
9.6 小结 162
参考文献 163
第10章 钢管混凝土拱桥地震破坏模型 164
10.1 概述 164
10.2 钢管混凝土拱桥构件的破坏状态 164
10.3 钢管混凝土拱桥破坏准则与破坏模型 165
10.3.1 破坏准则 165
10.3.2 钢管混凝土拱桥的破坏准则 166
10.3.3 钢管混凝土拱桥的破坏评估模型 166
10.3.4 钢管混凝土拱桥的整体评估模型 168
10.4 钢管混凝土拱桥地震破坏的性能目标和破坏评估 169
10.5 小结 169
参考文献 170
第11章 基于模糊理论的地震破坏评估模型 171
11.1 概述 171
11.2 模糊综合评价的数学模型 171
11.3 确定地震破坏综合评估隶属函数的方法 173
11.3.1 确定隶属函数的原则 173
11.3.2 模糊分布 173
11.4 多级模糊综合评价 177
11.5 钢管混凝土拱桥地震破坏模糊理论综合评估 179
11.5.1 建立因素集 179
11.5.2 建立权重集 179
11.5.3 建立备选集 180
11.5.4 模糊综合评判 180
11.5.5 评判指标的处理 181
11.6 小结 181
参考文献 182
第12章 永和大桥抗震能力及破坏评估 183
12.1 概况 183
12.2 计算模型 183
12.3 结构特点 184
12.3.1 结构尺寸 184
12.3.2 材料特性 184
12.3.3 钢管混凝土拱桥各部分力学指标 185
12.4 抗震能力评估 186
12.5 地震损伤破坏评估 187
12.5.1 非线性地震反应分析 187
12.5.2 地震损伤破坏评估 187
12.6 基于模糊理论和层次分析法的地震损伤破坏评估 189
12.6.1 地震破坏模糊评估模型的建立 189
12.6.2 地震破坏模糊评估 190
12.7 小结 192
参考文献 192
第13章 桥梁在强震作用下损伤破坏倒塌机理 193
13.1 概述 193
13.2 桥梁倒塌仿真分析理论基础 194
13.2.1 基于中心差分法的显式积分及稳定条件 194
13.2.2 时间步长控制 195
13.2.3 显式动力单元特性及要点 196
13.3 材料模型 196
13.4 接触-碰撞及其算法 197
13.4.1 接触-碰撞参数 197
13.4.2 接触-碰撞 197
13.4.3 接触-碰撞摩擦系数 198
13.4.4 接触-碰撞算法 198
13.5 钢管混凝土拱桥在强震作用下损伤破坏和倒塌机理 200
13.5.1 概述 200
13.5.2 计算模型 200
13.5.3 材料模型 201
13.5.4 倒塌破坏准则 202
13.5.5 有关控制 203
13.5.6 地震反应分析 203
13.5.7 结果分析 204
13.6 小结 205
参考文献 205
第14章 岩溶地区地震动场的建模与预测 206
14.1 岩溶区地震对桥梁结构的破坏 206
14.1.1 桥梁震害及其原因 206
14.1.2 岩溶区地震的桥梁震害 207
14.2 岩溶区地震烈度衰减关系建立 207
14.2.1 地震烈度资料的选取与处理 208
14.2.2 地震烈度衰减模型建立与计算结果 210
14.2.3 地震烈度衰减关系的对比 211
14.3 岩溶地基—基础—结构相互作用分析 212
14.3.1 分析模型 213
14.3.2 有无溶洞时位移时程对比分析 213
14.3.3 有无溶洞时加速度时程对比分析 214
14.3.4 有无溶洞两种工况下拱桥内力最值对比分析 215
14.4 岩溶区桥梁抗震及防震技术与措施 216
14.5 小结 218
参考文献 218