Seismic performance improvement of elevated highway bridges using high energy dissipation materials

采用高耗能材料改善高架公路桥梁抗震性能

基本信息

  • 批准号:
    08455209
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.52万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1996
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1996 至 1997
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In order to improve the seismic performance, an energy absorption strategy which localizes damage in structural systems is proposed : intentionally localizing damage in specially designed weak structural elements, with which energy is dissipated during earthquake. The weak elements are so designed that they yield prior to the main structure to avoid damage in the main gravity supporting element. This treatment will also reduce the repair works after seismic events considerably, because only the added weak elements which do not support gravity yield. To achieve this structural design concept to control damage, energy dissipation strategy is studied in three steps. At the first step, optimal design method of energy dissipation devices is constructed and distribution of damage is studied using simplified lumped mass model of elevated highway bridges. At the second step, low yield point steel (LYPS) is introduced as an example of the weak element, and damage control strategy is constructed for bridge piers. Analytical, and experimental studies revealed that LYPS is high energy absorbing ductile material suitable for the designated weak element. At the third step, real elevated highway bridges where seismic accelerograms or damage records during 1995 Kobe earthquake are studied to show the feasibility of damage control. The distribution of damage in three span continuous bridges is found to be predicted with precise evaluatoin of damage in bearing. Localization of response is also observed in base-isolated bridges. These evidence show the possible application of damage control. Three dimensional finite element analysis is also conducted for sontinuous span bridges to compare the performance of several damage control design. Although practical aspects, such as construction details needs to be considered before its application, this research work shows that the proposed design concept is promising alternative to improve seismic performance of elevated highway bridges.
为了提高抗震性能,提出了一种将结构系统中的损伤局部化的能量吸收策略:有意将损伤局部化在专门设计的薄弱结构元件中,从而在地震期间耗散能量。弱元件的设计使其先于主体结构屈服,以避免损坏主重力支撑元件。这种处理还将大大减少地震事件后的修复工作,因为仅添加不支持重力屈服的弱元素。为了实现这种控制损伤的结构设计理念,能量耗散策略分三个步骤进行研究。第一步,构建消能装置的优化设计方法,并利用高架公路桥梁的简化集总质量模型研究损伤分布。第二步,引入低屈服点钢(LYPS)作为薄弱单元的例子,构建桥墩损伤控制策略。分析和实验研究表明,LYPS 是适用于指定弱元件的高能量吸收延性材料。第三步,对真实的高架公路桥梁进行研究,其中包括1995年神户地震期间的地震加速度图或损坏记录,以显示损坏控制的可行性。通过对支座损伤的精确评估,可以预测三跨连续桥的损伤分布。在基础隔离电桥中也观察到响应的局部化。这些证据表明了损害控制的可能应用。还对连续跨度桥梁进行了三维有限元分析,以比较几种损伤控制设计的性能。尽管在应用之前需要考虑施工细节等实际问题,但这项研究工作表明,所提出的设计理念是提高高架公路桥梁抗震性能的有希望的替代方案。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
阿部 雅人, 藤野 陽三, 吉見 雅行: "直下地震動が構造物の応答に及ぼす影響に関する一検討" 構造工学論文集. Vol.44A. (1998)
Masato Abe、Yozo Fujino、Masayuki Yoshimi:“直接地震运动对结构响应的影响研究”结构工程学报第 44A 卷。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
阿部雅人・藤野陽三・Paolo Gardoni: "橋梁の耐震性能向上のための支承の最適設計" 第1界免震・制震コロキウム論文集. 423-429 (1996)
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  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
藤野 陽三, 阿部 雅人, 阿部 哲子, 柳野 和也: "1995年兵庫県南部地震における3径間連続高架道路橋の被害分析" 日本地震工学シンポジウム. (1998)
Yozo Fujino、Masato Abe、Tetsuko Abe、Kazuya Yanagino:“1995 年兵库县南部地震期间三跨连续高架公路桥的损坏分析”日本地震工程研讨会(1998 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Zheng, M.Abe, Y.Fujino and K.Wilde: "Seismic damage control of steel bridge piers by adding low yield point steel (LYPS) plates" SPIE's 5th Annual Symposium on Smart Structures and Materials (San Diego, California). (1998)
Y.Zheng、M.Abe、Y.Fujino 和 K.Wilde:“通过添加低屈服点钢 (LYPS) 板来控制钢桥墩的地震损坏”SPIE 第五届智能结构和材料年度研讨会(加利福尼亚州圣地亚哥)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Zheng, M.Abe, Y.Fujino and K.Wilde: "Seismic damage control of steel bridge piers by adding low yield point steel(LYPS)plates" SPIE's 5th Annual Symposium on Smart Structures and Materials(San Diego,California). (1998)
Y.Zheng、M.Abe、Y.Fujino 和 K.Wilde:“通过添加低屈服点钢(LYPS)板进行钢桥墩地震损伤控制”SPIE 第五届智能结构与材料年度研讨会(加利福尼亚州圣地亚哥)
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  • 通讯作者:
    辛 正廣

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