Abstract It is crucial for highway bridges to remain operational after strong earthquakes as they are critical infrastructures to transport resources. In this study, an innovative seismic-resilient bridge structural system, named controlled rocking dual-fused bridge (CRDFB) system, is proposed. The CRDFB system is designed to dissipate the earthquake energy by the use of replaceable Lead-Extrusion Dampers (LEDs) at the base of the rocking piers. The state-of-the-art Equivalent Energy Design Procedure (EEDP) is adopted and modified to design the CRDFB system to achieve different performance at different levels of shaking intensities. The proposed step-by-step EEDP allows engineers to design the CRDFB system to achieve the desired performance objectives with simple hand calculations and without iterations. A 2-span and a 3-span CRDFB prototypes located in Vancouver, Canada, are designed using the proposed EEDP. To validate the performance of the proposed CRDFB system, advanced three-dimensional analytical models of prototypes are developed using OpenSees and subjected to a broad array of two-dimensional and three-dimensional nonlinear time history analyses. Simulation results show that CRDFB prototypes can successfully achieve the targeted performance, as specified by EEDP design, at different shaking intensities. Hence, the proposed CRDFB system can be designed efficiently using the EEDP design procedure outlined in this paper, and be used as an efficient, reliable, and resilient seismic force-resisting bridge system for high seismic zones.

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可控摇摆双熔桥系统抗震设计及性能评价

摘要 公路桥梁是运输资源的重要基础设施，在强震后保持正常运行至关重要。在这项研究中，提出了一种创新的抗震桥梁结构系统，称为可控摇摆双熔桥（CRDFB）系统。CRDFB 系统旨在通过在摇摆桥墩底部使用可更换的铅挤压阻尼器 (LED) 来消散地震能量。采用和修改最先进的等效能量设计程序 (EEDP) 来设计 CRDFB 系统，以在不同的振动强度水平下实现不同的性能。建议的逐步 EEDP 允许工程师设计 CRDFB 系统，以通过简单的手工计算和无需迭代来实现所需的性能目标。位于加拿大温哥华的 2 跨和 3 跨 CRDFB 原型是使用提议的 EEDP 设计的。为了验证所提出的 CRDFB 系统的性能，使用 OpenSees 开发了原型的先进三维分析模型，并进行了广泛的二维和三维非线性时程分析。仿真结果表明，CRDFB 原型可以在不同的振动强度下成功实现 EEDP 设计指定的目标性能。因此，可以使用本文概述的 EEDP 设计程序有效地设计所提出的 CRDFB 系统，并用作高地震区的高效、可靠和有弹性的抗地震力桥梁系统。为了验证所提出的 CRDFB 系统的性能，使用 OpenSees 开发了原型的先进三维分析模型，并进行了广泛的二维和三维非线性时程分析。仿真结果表明，CRDFB 原型可以在不同的振动强度下成功实现 EEDP 设计指定的目标性能。因此，可以使用本文概述的 EEDP 设计程序有效地设计所提出的 CRDFB 系统，并用作高地震区的高效、可靠和有弹性的抗地震力桥梁系统。为了验证所提出的 CRDFB 系统的性能，使用 OpenSees 开发了原型的先进三维分析模型，并进行了广泛的二维和三维非线性时程分析。仿真结果表明，CRDFB 原型可以在不同的振动强度下成功实现 EEDP 设计指定的目标性能。因此，可以使用本文概述的 EEDP 设计程序有效地设计所提出的 CRDFB 系统，并用作高地震区的高效、可靠和有弹性的抗地震力桥梁系统。仿真结果表明，CRDFB 原型可以在不同的振动强度下成功实现 EEDP 设计指定的目标性能。因此，可以使用本文概述的 EEDP 设计程序有效地设计所提出的 CRDFB 系统，并用作高地震区的高效、可靠和有弹性的抗地震力桥梁系统。仿真结果表明，CRDFB 原型可以在不同的振动强度下成功实现 EEDP 设计指定的目标性能。因此，可以使用本文概述的 EEDP 设计程序有效地设计所提出的 CRDFB 系统，并用作高地震区的高效、可靠和有弹性的抗地震力桥梁系统。