摘 要

由于劣化会对高墩桥梁的抗震性能产生显著的影响，在桥梁产生劣化后，其抗震性能将变得难以估计。本论文针对上述原因对高墩桥梁的抗震性能做了具体分析。论文中使用的分析软件是OpenSEES。首先论文中对高墩桥梁的现状做了调查，介绍了国内外的桥梁抗震设计现状，接着介绍了结构的动力特性以及三种地震反应分析方法。之后详细介绍了桥墩的建模过程和利用OpenSEES对桥墩抗震性能的分析过程。论文中分别分析了桥墩在E1地震作用，E2地震作用和破坏地震作用的响应，并将破坏地震作用下桥墩劣化前和劣化后的响应做了比较。研究中采用标准化的elcentro地震波，输入加速度最大幅值不同的elcentro地震波，利用时程分析法找到桥墩屈服时的地震作用大小。最后，比较结构在劣化前和劣化后的破坏地震大小，分析结构在这两种情况下的抗震能力，说明考虑结构的劣化在桥梁抗震设计中的重要性。

关键词：OpenSEES，时程分析法，高墩，抗震

Abstract Since the deterioration in the bridge will have a significant impact on the seismic performance of bridge with high piers, it will be difficult to estimate the seismic performance of the bridge under the action of earthquake. In this paper, a detailed analysis of the seismic performance of bridge with high piers is researched. The software used in the researchis OpenSEES. First a survey about the research status of high bridge pier was did to describe the status of bridge seismic design , then the dynamic characteristics of the structure and three seismic response analysis were performed . The modeling process and the using of the OpenSEES analysis seismic performance process were introduced in the paper. The seismic performance of the bridge under the earthquake action of E1 and E2 is analyzed and the seismic performance of the piers under damage earthquake response before deterioration and after deterioration were compared. The elcentro earthquake wave was used in the research. The maximum acceleration amplitude of the input elcentro seismic wave was different. earthquake history analysis method was used to find the seismic action corresponding to the yield of bridge piers. Finally, the structure degradation before and after degradation in the destruction of the earthquake are compared to analyze structure aseismatic ability in both cases and illustrate the importance of considering structure degradation in bridge seismic design.

Key Words：OpenSEES, time history analysis method, high pier, seismic performance.

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.1.1地震概述 1

1.1.2桥梁抗震概述 3

1.2研究内容 6

1.3研究意义 6

1.4预期目标 6

第二章 抗震性能分析原理 7

2.1结构动力特性 7

2.1.1运动方程 7

2.1.2 结构的动力特性 7

2.2桥梁结构地震反应分析方法 8

2.2.1静力法 8

2.2.2反应谱法 9

2.2.3时程分析法 10

第三章 建立结构的有限元模型 13

第四章 桥墩地震响应分析 24

4.1 桥墩的振动周期和振型 24

4.2 E1地震荷载下结构响应分析 26

4.2.1 不考虑劣化的结构响应分析 26

4.2.2 桥墩劣化后的结构响应分析 30

4.3 E2地震荷载下结构响应分析 32

4.3.1 不考虑劣化的结构响应分析 32

4.3.2 桥墩劣化后的结构响应分析 35

4.4 破坏地震作用下结构响应分析 38

4.4.1 不考虑劣化的结构响应分析 38

4.4.2 桥墩劣化后的结构响应分析 42

第五章 结论与展望 46

5.1本文主要结论 46

5.2桥梁抗震的展望 47

参考文献 48

致谢 49

绪论

1.1研究背景

1.1.1地震概述

地球表面每时每刻都在震动，它就像每个人身上跳动的脉搏一样。地球的这种振动叫做脉动，脉动一般振动周期相近，振动的幅值也不大。有时地球表面的震动会以剧烈的形式出现，这就形成了地震。引起地震发生的原因有很多，常见的原因有火山爆发，构造地面碰撞，山体滑坡，还有人为因素。

地球由地核，地幔和地壳组成。地球最外层是地壳，它的厚度比较薄，平均厚度只有30km,地壳的下面紧接着的是地幔，地幔的平均厚度为2900km,地壳与地幔的分界面叫莫霍面，莫霍面是不连续的断面，地震波通过时速度会发生急剧变化，地球最里面的部分是地核，他的半径有3470km。由于地球内部存在温差，地壳板块会缓慢地运动，在运动的同时也不断地在积蓄能量，当能量达到一定值时，岩石会断裂并且引起积蓄的能量突然向四周扩散，这样便发生了地震。向四周扩散的能量以地震波的形式出现。

按产生原因，地震可以大体分为四种，分别为火山地震，陷落地震，构造地震和诱发地震。火山地震顾名思义是由火山运动引起的，火山地震发生次数较少，只占全球地震发生总数的百分之七，陷落地震的发生是由于地球上地层的陷落引起的，它发生的次数也比较少，占全球发生总数的2%-4%。构造地震产生的原因是某一位置处的地应力不断增加，当应力增加到一定值时，该处较薄弱处的岩石会发生断裂，能量得到释放，导致地面产生剧烈震动，形成了构造地震。构造地震是发生次数最多的地震，地震的破坏性最强，影响的范围最大。诱发地震一般由地下核爆炸，油田注水引起。