【摘要】：橋墩是橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分,多以鋼筋混凝土為建設(shè)材料,由于混凝土本身抗裂性能差,橋墩在服役期間往往難以避免鋼筋銹蝕的困擾。而我國(guó)又是地震活動(dòng)最為強(qiáng)烈的國(guó)家之一,處于震區(qū)的鋼筋銹蝕混凝土橋墩還要經(jīng)受地震的考驗(yàn),因此有必要開(kāi)展鋼筋銹蝕橋墩抗震能力的研究。本文以單柱式橋墩為研究對(duì)象,開(kāi)展了鋼筋銹蝕對(duì)混凝土橋墩抗震能力影響的研究,主要包括以下幾個(gè)方面的研究工作:(1)在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,研究了鋼筋銹蝕混凝土結(jié)構(gòu)的考慮辦法,提出了鋼筋銹蝕混凝土橋墩數(shù)值模型的建立方法,并通過(guò)對(duì)已有的鋼筋銹蝕墩柱往復(fù)荷載試驗(yàn)進(jìn)行模擬,驗(yàn)證了該方法的可靠性。(2)利用Pushover法,對(duì)僅縱筋銹蝕、僅箍筋銹蝕和縱、箍筋均銹蝕橋墩的抗震能力進(jìn)行研究,研究結(jié)果表明:縱筋銹蝕主要影響橋墩的極限承載力,箍筋銹蝕主要影響橋墩的位移延性,縱、箍筋均銹蝕橋墩的極限承載力和位移延性系數(shù)均隨鋼筋銹蝕率增加而降低,其中極限承載力的下降尤為明顯,相應(yīng)于50%銹蝕率的橋墩極限承載力下降幅度高達(dá)38.9%。(3)對(duì)縱、箍筋均銹蝕橋墩在7度、8度和9度地震作用下的抗震能力進(jìn)行了評(píng)估,評(píng)估結(jié)果表明:橋墩在地震作用下的損傷狀態(tài)隨鋼筋銹蝕率的增加發(fā)生了明顯的惡化,以7度E2地震作用下橋墩為例,鋼筋未銹蝕時(shí)只發(fā)生輕微破壞,銹蝕率為50%時(shí)已經(jīng)惡化為嚴(yán)重破壞;同一銹蝕率橋墩在不同烈度地震作用下的損傷差距較大,40%銹蝕率橋墩在7度、8度和9度E2地震作用下的損傷分別為中等破壞、嚴(yán)重破壞和倒塌。(4)利用IDA法對(duì)鋼筋銹蝕橋墩在單條地震記錄作用下的抗震能力進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:橋墩抗震能力均隨鋼筋銹蝕率的增加而下降,在近場(chǎng)非脈沖、遠(yuǎn)場(chǎng)、近場(chǎng)脈沖地震作用下,橋墩的抗震能力對(duì)鋼筋銹蝕率的敏感性依次減小;同一銹蝕率橋墩在近場(chǎng)非脈沖、遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)脈沖地震作用下的抗震能力依次減小。(5)利用IDA法對(duì)鋼筋銹蝕橋墩在多條地震記錄作用下的抗震能力進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:在多條地震記錄作用下,鋼筋銹蝕橋墩在脈沖地震和非脈沖地震作用下的抗震能力均隨鋼筋銹蝕率的增加而顯著下降,鋼筋銹蝕率為40%橋墩抗震能力在脈沖地震作用下的下降幅度為31.91%,非脈沖地震作用下的下降幅度為30.87%;同一銹蝕率橋墩,在非脈沖地震作用下的抗震能力基本上是脈沖地震作用下的三倍還多。(6)對(duì)鋼筋銹蝕橋墩進(jìn)行了地震易損性分析,分析結(jié)果表明:鋼筋銹蝕橋墩在脈沖地震和非脈沖地震作用下的地震易損性均隨鋼筋銹蝕率的增加而顯著增大;同一銹蝕率橋墩在脈沖地震作用下的易損性隨PGA增加而上升的速度遠(yuǎn)大于非脈沖地震,以鋼筋銹蝕率為40%橋墩在PGA為0.4g地震作用下為例,橋墩在脈沖地震作用下發(fā)生破壞的概率為99.09%,而在非脈沖地震作用下發(fā)生破壞的概率僅為18.67%。
【圖文】：

圖 3-1 纖維單元模型nSees 中常用的單元類(lèi)型混凝土墩柱在地震荷載作用下的響應(yīng)分析，OpenSees 中柱單元：非線性梁柱單元、塑性鉸梁?jiǎn)卧突谖灰频闹鶈卧退苄糟q梁?jiǎn)卧谟邢迒卧岫确ɡ碚�，基于限單元�(jiǎng)偠确ɡ碚摗?duì)于三種單元的各自特點(diǎn)、優(yōu)劣比究成果，本文不再過(guò)多闡述。在 OpenSees 中選用不同的單元模型進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)凝土結(jié)構(gòu)的模擬精度相差不大。由于基于位移的梁柱單，因此本文擬采用該單元對(duì)鋼筋銹蝕混凝土橋墩進(jìn)行模本構(gòu)模型土結(jié)構(gòu)的非線性性能是由鋼筋和混凝土兩種材料共同決

參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)層混凝土和約束混凝土的模擬。enSees 中有著豐富的混凝土材料庫(kù)，其中使用較多的混凝土單軸材te0l、Concrete02 和 Conerete04 材料。其中的 Concrete02 和 Conere慮到了混凝土的受拉性能，具有較好的數(shù)值模擬效果，，下面對(duì)兩種型進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。Concrete02 材料ncrete02 混凝土本構(gòu)模型是在修正的 Kent-Park 模型[60]基礎(chǔ)上發(fā)展模型通過(guò)改變混凝土的峰值應(yīng)力、應(yīng)變等來(lái)考慮箍筋的約束作用，關(guān)系如圖 3-2 所示，主要計(jì)算公式如下：
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U442.55;U443.22

【參考文獻(xiàn)】

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3 苑n

本文編號(hào)：2596239