盐渍土环境下RC桥墩柱抗震性能研究

发布时间：2020-05-05 10:43

【摘要】：盐渍土环境的主要特点为含有多种类、高浓度的腐蚀性离子。与海洋环境相比,盐渍土环境中含有的氯离子浓度明显较高,氯离子的存在会严重影响钢筋的承载力和变形性能,从而影响结构或构件的抗震性能。桥梁作为交通运输的重要枢纽,而桥墩柱作为桥梁的主要支撑构件,对其抗震性能的研究至关重要。因此,本文主要对盐渍土环境下钢筋混凝土(RC)桥墩柱的抗震性能进行了研究。为了研究盐渍土环境下RC桥墩柱的抗震性能,共设计制作了10根RC桥墩柱,按照盐渍土环境特点,在实验室配置了标准腐蚀溶液,将溶液倒入环形塑料桶中,对试件塑性铰区域进行了通电快速锈蚀试验。待试件锈蚀完毕,对试件进行了低周反复加载试验。锈蚀率和轴压比为主要影响因素,轴压比包括0.12和0.36两种。在加载过程中,实时记录了试件的荷载-位移变化曲线,并对比分析了不同锈蚀率、不同轴压比桥墩柱的抗震性能。通过理论推导,建立了盐渍土环境下RC桥墩柱恢复力计算模型。具体包括以下几方面工作:(1)对所研究试件进行电化学快速锈蚀试验后,对其进行了低周反复加载试验,实时观察和记录了试件的整个破坏过程,并得出了试件的位移-荷载曲线。(2)试件加载完毕,对试件塑性铰区域钢筋进行了取样、除锈、称重,测得了钢筋的实际锈蚀率。(3)对比分析了试件的破坏形态,结果表明:轴压比一定时,锈蚀率越大,试件的破坏程度越严重;锈蚀率一定时,在一定范围内,轴压比越大,试件的破坏程度越明显。除此之外,通过对试件骨架曲线及滞回曲线进行对比分析,发现锈蚀会严重影响试件的变形能力及承载力,而轴压比会严重影响试件的抗震极限位移。(4)将试件骨架曲线简化为三折线模型,对关键点(抗震屈服点、抗震峰值点、抗震失效点)位移及荷载进行了理论推导计算。在此基础上,对每级控制位移下的加载曲线和卸载曲线进行回归分析,得出了恢复力模型的理论计算结果。(5)通过将试验结果与理论结果进行比较,发现其吻合度较高,可为盐渍土环境下RC桥墩柱抗震设计提供参考依据。
【图文】：

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这些化学成分的存在会大大缩短 RC 结构或构件的使用寿命，长期处于盐渍土下的 RC 结构或构件，随着时间的推移，其抗震性能会逐渐劣化。与海洋环境相比渍土环境对 RC 结构或构件腐蚀更明显，因为盐渍土环境所含氯离子浓度高于海境。余红发[1]等通过对青海地区进行实地调查，发现青海地区混凝土电线杆因氯蚀，出现混凝土锈蚀开裂，钢筋严重锈蚀等现象，其使用年限明显缩短，不到就已作废。除此之外，张伟勤[2]、刘连新等[3]对青海盐渍土地区混凝土建筑物腐况进行了实地调查，发现当地某些工厂的 RC 梁和柱被锈蚀严重，部分工厂建设 4 年，就被迫停建。由以上调查结果可知，盐渍土环境中的 RC 构件因腐蚀被迫使用的案例比比皆是，盐渍土环境中，造成 RC 构件严重腐蚀的物质主要有氯化硫酸盐。硫酸根离子会加速混凝土保护层的裂缝扩展和脱落，从而加速氯离子的，氯离子主要对钢筋进行腐蚀，使其截面逐渐缩小，强度逐渐劣化，粘结性能逐降，最终造成 RC 构件整体承载力的劣化。所以，腐蚀将增加地震事件造成的经人员损失，据报道，我国因腐蚀造成的损失约占 GDP 的 5%，对我国工程界提出峻挑战。图 1-1 为盐渍土地区桥墩柱腐蚀情况。

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内蒙古工业大学硕士学位论文屋倒塌。不仅会给当地居民带来巨大灾难，还会给政府带来巨大的经济损失。所以，对于地震和腐蚀综合作用下 RC 结构或构件抗震性能的研究已受到广泛关注。桥梁作为重要的交通枢纽，，在人们的生活中扮演着十分重要的角色。在发生地震时，桥梁的腐蚀损坏将显着降低结构的横向抗载能力[8]。在地震中，由于桥墩的严重破坏，致使其整体坍塌，最终不得不停止使用。所以，对于桥梁的合理设计，需引起高度重视。桥墩柱作为桥梁的主要支承物，因此，对于桥墩的设计至关重要。图 1-2为震后桥墩柱的破坏情况。
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U442.55

【参考文献】