本书系统梳理了跨断层桥梁抗震动力学的理论与工程应用,重点围绕跨越活动断层桥梁的震害特征与破坏机理、跨断层地震动合成方法及抗震减震设计关键技术展开。全书结合历史震例,分析跨断层地震动的形成机制与特征参数,介绍经验格林函数法、谐波反应谱法、小波变换法等地震动合成方法;并针对简支梁桥、悬索桥和斜拉桥建立非线性三维有限元模型,研究其在跨断层地震作用下的动力响应与破坏特征,探讨地震—土—桩—桥—轨道—车耦合机制,并提出跨断层桥梁的设计特点及减隔震措施。
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2015/05-2018/08: 北京工业大学,桥梁与隧道工程,博士后,导师:杜修力,教授,院士;
2009/09-2013/05:西南交通大学,桥梁与隧道工程,博士研究生,导师:郑史雄,教授
2006/09-2009/07:重庆交通大学,水工结构工程,硕士研究生,导师:王多银,教授
2002/09-2006/07:西南交通大学,桥梁与隧道工程,本科2018——现在:西南交通大学土木工程学院桥梁系主持国家自然基金2项,主持重点研发子课题1项,主研国家自然基金2项,主持博士后面上一等基金1项。国内外期刊发表论文100 余篇,其中SCI 30 余篇、EI 30 余篇、核心 20 余篇。在科学出版社出版著作两部,其中一本学术专著为第一作者1. EER国际期刊(EI),青年编委;
2. 铁道科学与工程学报(EI),青年编委。
目录
第1章 跨断层桥梁国内外研究现状 1
1.1 跨断层桥梁发展的必然性及意义 1
1.1.1 跨断层桥梁发展的必然性 1
1.1.2 跨断层桥梁发展的意义 8
1.2 国外跨断层桥梁发展 9
1.2.1 跨断层桥梁设计与建设 9
1.2.2 跨断层桥梁理论研究 10
1.3 国内跨断层桥梁发展 13
1.3.1 跨断层桥梁设计与建设 14
1.3.2 跨断层桥梁理论研究 16
1.4 未来跨断层桥梁的发展方向及重点 17
参考文献 18
第2章 跨断层地震动基础理论 23
2.1 断层 23
2.1.1 断层的定义与基本特征 23
2.1.2 断层的分类 24
2.1.3 断层形成的地质因素 25
2.2 跨断层地震动的形成机制及特征 26
2.2.1 跨断层地震动的形成机制 26
2.2.2 跨断层地震动的特征 29
2.3 跨断层地震动的近场效应 31
2.3.1 破裂方向效应和滑冲效应 32
2.3.2 上盘效应 34
2.3.3 竖向地震动效应 35
2.4 跨断层地震动的破裂方向性效应 36
2.4.1 破裂方向性效应的主要特征 36
2.4.2 破裂方向性效应分析理论 37
2.4.3 破裂方向性效应对工程结构的影响 38
2.5 跨断层地震动的滑冲效应 39
2.5.1 滑冲效应的主要特征 39
2.5.2 滑冲效应分析理论 39
2.5.3 滑冲效应对工程结构的影响 40
2.6 跨断层桥梁震害特征分析 41
2.6.1 跨断层桥梁的定义与内涵 41
2.6.2 跨断层桥梁地震破坏风险分析 43
2.6.3 跨断层桥梁震害分析 44
2.6.4 震害总结与启示 60
参考文献 62
第3章 跨断层地震动合成及理论 64
3.1 跨断层地震动合成方法介绍 64
3.2 经验格林函数法 66
3.2.1 经验格林函数法的原理 66
3.2.2 经验格林函数法的流程 70
3.3 谐波反应谱法 71
3.3.1 研究历程 71
3.3.2 谐波反应谱法的原理 72
3.3.3 谐波反应谱法的流程 73
3.4 小波变换法 77
3.4.1 连续小波变换 77
3.4.2 离散小波变换 79
3.5 小结 80
参考文献 81
第4章 跨断层简支梁桥地震响应及破坏特征 84
4.1 简支梁桥跨断层力学特征 84
4.2 简支梁桥跨断层有限元模型 85
4.2.1 工程背景 85
4.2.2 模型概述 86
4.2.3 材料本构模型 87
4.2.4 材料应变率效应 89
4.2.5 接触设置与边界条件 90
4.2.6 其他控制选项 91
4.2.7 跨断层地震动合成 92
4.3 简支梁桥跨断层参数分析 92
4.3.1 断层跨越角度的影响 92
4.3.2 永久断层位移 100
4.3.3 滑冲脉冲 113
4.3.4 破裂方向性脉冲 122
4.4 小结 132
参考文献 133
第5章 跨断层悬索桥地震响应及破坏特征 135
5.1 悬索桥跨断层力学特征 135
5.2 悬索桥跨断层有限元模型 135
5.3 悬索桥跨断层参数分析 140
5.3.1 跨断层角度 140
5.3.2 永久位移 144
5.3.3 滑冲脉冲 148
5.3.4 破裂方向性脉冲 152
5.3.5 桩土相互作用 154
5.3.6 水动力作用 161
5.4 小结 169
参考文献 170
第6章 跨断层斜拉桥地震响应及破坏特征 171
6.1 斜拉桥跨断层力学特征 171
6.2 斜拉桥跨断层有限元模型 172
6.2.1 背景工程概况 172
6.2.2 数值模型建立 173
6.2.3 动力特性分析 175
6.2.4 数值分析参数设置 176
6.2.5 地震动输入模型 177
6.3 斜拉桥跨断层参数分析 181
6.3.1 跨断层角度 181
6.3.2 断层永久位移 185
6.3.3 滑冲脉冲 187
6.3.4 破裂方向性脉冲 190
6.4 小结 192
参考文献 193
第7章 地震-土-桩-跨断层悬索桥-轨道-车动力模型及相互作用 195
7.1 工程背景 195
7.1.1 车桥耦合研究现状 195
7.1.2 车桥相互作用 196
7.1.3 工程概况 199
7.2 地震-土-桩-跨断层悬索桥桥-轨道-车动力模型 200
7.2.1 建模概述 200
7.2.2 材料属性 201
7.2.3 边界条件 204
7.2.4 考虑和不考虑地形效应、轨道约束的模态分析 206
7.2.5 车桥相互作用 206
7.3 判断列车脱轨标准及方法 209
7.3.1 运行条件评估 209
7.3.2 梁轨变形协调 210
7.4 参数分析及评价 212
7.4.1 全桥模型自振特性分析 212
7.4.2 桥梁响应 213
7.4.3 车辆响应 215
7.5 小结 222
参考文献 223
第8章 跨断层桥梁设计特点及减震措施 227
8.1 现行规范跨断层桥梁抗震设计 227
8.1.1 规范相关规定 227
8.1.2 规范相关内容探讨 228
8.2 跨断层桥梁设计特点及措施 230
8.2.1 抗震设计特点 230
8.2.2 抗震设计案例 233
8.2.3 抗震设计措施与策略 238
8.3 跨断层桥梁减隔震措施 241
8.3.1 常见跨断层减隔震措施简介 241
8.3.2 摇摆-自复位桥墩减震效果研究 249
8.3.3 SMA-FPB体系减震效果研究 254
8.3.4 多耗能装置跨断层连续梁桥减震研究 259
8.4 小结 262
参考文献 262