橋梁節(jié)點部位的抗震分析研究.pdf

1、本文基于震害現(xiàn)象和已有的試驗和理論研究，遵循能力抗震設(shè)計的思想，結(jié)合我國公路橋梁的特點，對橋墩與蓋梁相交的節(jié)點區(qū)域進行了受力分析，對影響其極限強度的因素做出了探討，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。 本文首先利用大型有限元程序，采用Mander約束混凝土本構(gòu)模型，對已有的試驗構(gòu)件進行了數(shù)值仿真分析，分析結(jié)果和試驗觀測現(xiàn)象吻合良好。在此基礎(chǔ)上，針對我國公路橋梁結(jié)構(gòu)的特點，結(jié)合實際工程項目，對具有典型橋梁節(jié)點構(gòu)造形式的框架結(jié)構(gòu)進行受

2、力分析。分析顯示，在側(cè)向位移增大的過程中，墩底截面彎矩最大，首先進入屈服狀態(tài)。在墩底截面出現(xiàn)塑性鉸以后，截面上的彎矩會保持平穩(wěn)狀態(tài)不再增長，而墩頂截面的彎矩會隨框架變形的增加而持續(xù)增大，節(jié)點核心區(qū)域內(nèi)的箍筋應(yīng)力也會隨之增加直至屈服。此時，節(jié)點區(qū)域的剛度出現(xiàn)退化，會削弱對墩頂截面的約束，甚至形成鉸接約束，從而引起結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力重分布，使結(jié)構(gòu)側(cè)向變形加速變大，對結(jié)構(gòu)橫向抗震是很不利的。節(jié)點核心區(qū)中配置適量的箍筋，除了能起到約束混凝土，提高混凝

3、土強度的作用以外，在混凝土開裂后能直接參與受力，是保證節(jié)點裂縫不會充分開展，剛度不出現(xiàn)急劇退化的有效措施。在橫梁中設(shè)置預(yù)應(yīng)力，一方面能有效提高節(jié)點的剛度，保證對墩頂截面的約束不會出現(xiàn)嚴重削弱，改善最不利的墩底截面受力狀況，從而提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能；另一方面，預(yù)應(yīng)力筋能直接參與抗剪作用，減少節(jié)點中橫向箍筋的數(shù)量，改善節(jié)點區(qū)域鋼筋擁擠的狀況，方便施工。在橋墩與蓋梁相交處設(shè)置承托，一方面可以改善橋墩與蓋梁拐角處混凝土局部應(yīng)力集中的情況，另一

4、方面擴大了節(jié)點區(qū)域的范圍，增強了節(jié)點的剛度，改善框架結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，從而達到提高框架結(jié)構(gòu)整體抗震性能的目的。節(jié)點的強度乃至框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，與橋墩和蓋梁的抗彎剛度比值S=Ibeam/Icol。有很大關(guān)系。S越接近于l，即橋墩與蓋梁的抗彎剛度越接近，節(jié)點的極限強度就越低，剛度退化越厲害，對結(jié)構(gòu)的抗震性能影響也越大。如果橋梁結(jié)構(gòu)中橋墩和蓋梁都采用箱梁的形式，節(jié)點區(qū)域為實心混凝土，那么節(jié)點相對強度和剛度較大，對整個結(jié)構(gòu)的橫向抗震性能是有利的。