腐蝕環(huán)境下鋼筋混凝土墩柱抗震性能研究.pdf

1、地震是威脅人類和建筑結(jié)構(gòu)的突發(fā)性自然災(zāi)害,橋梁是交通運輸重要命脈,地震中橋梁結(jié)構(gòu)的安全關(guān)系到整個抗震救災(zāi)。橋梁抗震質(zhì)量如何關(guān)系到整個國家抗震能力。世界各國地震表明,整個橋梁結(jié)構(gòu)中最容易遭受破壞的就是下部結(jié)構(gòu)橋墩,橋墩的破壞已成為現(xiàn)代橋梁震害的最主要特征。橋墩作為個支撐橋梁上部結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件,不僅承受上部恒載,車輛動載作用以及地震,風(fēng)浪等突發(fā)荷載,同時還受環(huán)境作用,如大氣環(huán)境下混凝土碳化,北方寒冷地區(qū)凍融循環(huán),海洋環(huán)境高濃度氯鹽造成的鋼筋

2、腐蝕以及浪濺區(qū)的干濕循環(huán)等。因此現(xiàn)實中的橋墩在正常使用狀態(tài)下必然存在一定的損傷,由于耐久性不足導(dǎo)致的損傷,往往導(dǎo)致橋墩的承載能力退化,抵抗地震等自然災(zāi)害的能力下降。然而這些在役損傷橋墩能否承受地震荷載作用對于整個橋梁的安全具有重要意義。從某種程度上,與研究新建橋墩抗震性能相比,研究損傷鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能顯得更為重要。
　　本文結(jié)合橋梁墩柱特點,查閱國內(nèi)外文獻(xiàn),從構(gòu)件角度簡化,研究受恒定軸壓和水平荷載的墩柱的抗震性能從一定程度上

3、反映橋墩抗震性能。本課題前期工作通過試驗制作八根鋼筋混凝土墩柱試件,進(jìn)行通電加速腐蝕后擬靜力加載,分析滯回性能以及加載時裂縫開展和墩柱破壞形態(tài)以此反映墩柱抗震性能。本文主要工作是運用數(shù)值模擬的方法,通過對試驗對比和擴(kuò)展,用有限元軟件Open Sees和DIANA分別對墩柱建立纖維模型單元和二維平面應(yīng)力單元模型,用不同方法考慮鋼筋腐蝕,分析鋼筋腐蝕對鋼筋混凝土墩柱滯回曲線,骨架曲線,耗能能力,延性,剛度退化,剛度退化等抗震性能的影響,并進(jìn)

4、行了一定的擴(kuò)展分析。本文研究對于在役損傷橋墩的震后評估和抗震設(shè)計提供可靠的指導(dǎo)。
　　通過本文研究得出以下結(jié)論:
　　(1)通過Open Sees軟件建立纖維單元塑性鉸模型,對腐蝕墩柱進(jìn)行模擬,得出本文選取的腐蝕本構(gòu)模型和有限元模型對墩柱能進(jìn)行合理的模擬。對試驗腐蝕率進(jìn)行擴(kuò)展,得出墩柱的屈服位移,極限位移,屈服荷載,極限荷載等抗震性能隨腐蝕率增大呈線性降低;腐蝕率16％之前影響相對較小,腐蝕率大于16%影響較大。
　　

5、(2)對試驗進(jìn)行擴(kuò)展,考慮除腐蝕以外的其他因素如墩高,縱筋率,剪跨比,配箍率等因素對墩柱滯回曲線,骨架曲線,延性,屈服強(qiáng)度,極限強(qiáng)度等的影響,模擬結(jié)果顯示混凝土強(qiáng)度,縱筋率提高墩柱強(qiáng)度較明顯,軸壓比和柱高對于承載力和延性均不利,配箍率對于提高承載力不明顯,加載后期延性提高較明顯。
　　(3)在前文纖維單元模型基礎(chǔ)上,對橋墩進(jìn)行彈塑性時程分析。結(jié)果表明墩頂位移隨地震強(qiáng)度增大成比例的增大,基底剪力隨地震強(qiáng)度變化較小。墩頂位移隨腐蝕率的