西部山区桥梁双柱墩损伤控制与抗震设计理论研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51768042
  • 项目类别：
    地区科学基金项目
  • 资助金额：
    39.0万
  • 负责人：
    石岩
  • 依托单位：
    兰州理工大学
  • 学科分类：
    E0810.工程防灾
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Double-column piers are widely employed in highway bridges in the mountainous area, and seismic hazard is higher in western China. Many double-column piers suffered severe damage in the Wenchuan earthquake where the intensity is more than 9, and their seismic performance and damage controlling need to be improved. This project will focus on the related theory and experimental study to improve the performance of double-column piers by using buckling-restrained braces (BRBs) based-on the concept of structural fuse and damage control. Firstly, the general rule of response and design response spectra of structure with fuse is developed by nonlinear time history analysis based-on the proposed inelastic spectra for structures with fuse. Secondly, the proper design parameters (the length of the BRBs core), considering the structural features of mountain double-column piers such as foundation deformation, bent cap flexibility and difference of piers height, are derived. Thirdly, The displacement-based design method of double-column piers with BRBs is developed based-on the design philosophy of structural fuse and damage control. And then the seismic performance and failure mechanism of double-column piers with BRBs investigated by quasi-static test, substructure hybrid test, and numerical simulation, the effect of structural damage control is also verified. Finally, the seismic performance of the whole bridge structure is studied, and its performance-based design method is also developed.
双柱式桥墩在公路桥梁中应用广泛，而我国西部地区破坏性地震频发、地震危险性较高，汶川地震中IX度及以上强震区双柱墩震害比较严重，双柱墩的损伤控制和抗震能力提升等问题亟待解决。本课题基于“保险丝”的设计理论，采用防屈曲支撑(BRB)作为保险丝，实现双柱墩的损伤控制；基于建立的设置保险丝体系的弹塑性反应谱模型，分析该体系在远场和近断层地震动下地震反应的普遍规律，并拟合得到设计反应谱公式；考虑基础变形、盖梁柔性、墩高差异、柱间系梁等山区双柱墩结构特点，确定BRB合理设计参数并建立双柱墩的损伤控制设计方法；通过拟静力试验和子结构混合试验并结合数值模拟，揭示双柱墩的破坏机理、检验损伤控制体系的效果、探索整个桥梁结构的破坏过程；通过数值模拟分析优化双柱墩损伤控制设计、考察全桥结构的抗震性能，并发展全桥结构横桥向的基于性能(位移)抗震设计方法，最终实现复杂地震动作用下山区桥梁双柱墩及其桥梁的损伤控制。

结项摘要

桥梁双柱墩在国内外中小跨径公路桥梁和城市高架桥中应用非常广泛，但在历次破坏性地震中震害普遍严重，如汶川地震强震区(IX~XI度)区域内的双柱墩出现严重破坏和完全失效的比例分别达到20%和40%。本课题基于“保险丝”的设计理论，采用防屈曲支撑(BRB)作为保险丝，研究了设置人字形、单斜式和肘节式BRB保险丝体系在对双柱墩的损伤控制和减震效果，推导出由桥墩材料、几何属性和位移放大系数等无量纲参数控制的BRB核心段长度取值范围表达式，以及确定其影响抗震性能的核心控制参数及其取值范围。发展设置保险丝体系的弹塑性反应谱模型，统计得到保险丝体系在远场和近断层地震动下反应谱的普遍规律，并拟合得到设计反应谱公式，可为保险丝体系的地震需求提供依据。提出装配铅阻尼器(RSC-LEDs)、钢管组合构件的摇摆-自复位双柱墩体系，发展多弹簧摇摆-自复位双柱墩模拟方法并通过拟静力试验进行验证。采用析因分析法研究了各关键设计参数对桥墩滞回性能的影响程度，对比讨论了耗能钢筋对桥墩性能的影响，定性分析了阻尼器出力、初始预张拉力、无粘结预应力筋配筋率、上部结构重量及盖梁-墩柱刚度比对RSC-LEDs双柱墩滞回性能的影响。在设计理论方面，结合中国公路规范、基于位移的设计方法、基于等能量的设计流程，发展了设置不同形式(人字形、单斜式和肘节式)保险丝体系的双柱墩基于位移的抗震设计方法，还提出了一种适用于RSC-LEDs双柱墩体系的两阶段抗震设计方法。本课题针对山区桥梁双柱墩的特点，系统、深入地研究了其损伤控制措施及其设计方法，可为解决双柱墩的损伤控问题提供理论支撑。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
基于OpenSees的桩-土-桥墩相互作用非线性数值分析模型
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    世界地震工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    孙治国;刘亚明;司炳君;石岩
  • 通讯作者：
    石岩
装配铅挤压阻尼器的摇摆-自复位双柱墩抗震性能及设计方法
  • DOI：
    10.6052/j.issn.1000-4750.2020.08.0575
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    工程力学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    石岩;钟正午;秦洪果;韩建平;孙治国;王军文
  • 通讯作者：
    王军文
Toggle buckling-restrained brace systems and a corresponding design method for the seismic retrofit of bridge bents
桥梁弯架抗震加固的肘节屈曲约束支撑系统及相应的设计方法
  • DOI：
    10.1016/j.engstruct.2020.110996
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Engineering Structures
  • 影响因子：
    5.5
  • 作者：
    Shi Yan;Zhong Zhengwu;Qin Hongguo;Han Jianping;Sun Zhiguo
  • 通讯作者：
    Sun Zhiguo
隔震铅芯橡胶支座变形发热及其强度退化研究综述
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    世界地震工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    石岩;李军;韩建平;王玉玲;马小科
  • 通讯作者：
    马小科
桥梁双柱式排架墩抗震性能研究进展述评
  • DOI：
    10.3969/j.issn.1001-7372.2021.02.005
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    中国公路学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    石岩;李军;秦洪果;王东升;王军文;孙治国
  • 通讯作者：
    孙治国

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其他文献

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  • 期刊：
    武汉大学学报(信息科学版)
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  • 作者：
    邓敏;彭东亮;刘启亮;石岩
  • 通讯作者：
    石岩

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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