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独塔斜拉桥因其造型美观多样、受力性能合理,广泛应用于城市和景观桥梁。但是,地震中独塔斜拉桥也暴露出了强度不足、延性有限等抗震性能问题。因此,根据独塔斜拉桥的震害特征,开展独塔斜拉桥抗震分析,研发减小其地震反应和震害的关键技术,已成为强震区应用该类桥梁结构亟待解决的问题,具有重要的理论意义和工程价值。本文以在役独塔斜拉桥为背景,建立精细化三维有限元动力模型,对原桥进行非线性地震反应分析,总结其地震反应特征并与同类桥梁震害现象进行了对比分析。在此基础上,基于强震作用下索塔底部剪力过大等问题,提出了摩擦摆基础隔震斜拉桥结构体系,分析了基础隔震斜拉桥梁的动力性能和减震效果,建立了直接基于位移的基础隔震斜拉桥抗震设计方法。论文主要研究工作如下: 1.独塔斜拉桥非线性地震反应分析 (1)总结了砂土和粘土p-y曲线确定方法,在OpenSees中编写子程序,使得该方法得以应用。 (2)考虑了桩土相互作用、主墩、索塔等斜拉桥主要构件的非线性,建立了精细化独塔斜拉桥三维有限元动力模型,探讨了桩土相互作用对斜拉桥动力特性的影响,分析了主墩、索塔等地震易损性构件的动力响应。 2.基础隔震斜拉桥抗震性能及设计方法研究 (1)通过振动台试验与数值分析,验证了摩擦类隔震支座建模方法可应用于基础隔震桥梁地震反应分析。 (2)考虑桩土相互作用,采用FPS、DCFP以及TFPS三种不同隔震支座,对基础隔震斜拉桥非线性地震反应及支座滞回特性进行了研究,并采用粘滞阻尼器控制其合理位移。 (3)提出了基础隔震斜拉桥的简化分析模型,建立了FPS及HDRB基础隔震斜拉桥基于位移的设计方法,并对该方法进行了数值验证,证实了其可行性。 本论文的研究成果,为强震区采用基础隔震斜拉桥抗震设计提供了一种有效的解决方案,对刚构桥等其它桥型也可起到借鉴作用。