钢筋混凝土双肢薄壁高墩力学性能试验研究

发布时间：2020-05-14 18:15

【摘要】：为获得双肢薄壁墩在地震作用下的破坏形态与力学性能,采用低周反复荷载试验探讨了不同纵筋率、轴压比及体积配箍率对该类桥墩抗震性能的影响,得到了各试验墩的破坏特性、滞回曲线、位移延性与耗能性能。同时,基于静力弹塑性分析方法与基底纵筋滑移模型的计算模型,计算了双肢薄壁墩在低周反复荷载作用下的位移延性及水平承载力。并提出了混凝土塑性损伤模型中刚度恢复系数的计算方法,利用ABAQUS建立了试验墩的精细有限元计算模型,对试验结果进行了验证。在此基础上,进一步探讨了混凝土强度、轴压比、纵筋率及配箍率对双肢薄壁墩延性性能的影响。试验与理论分析的结果表明:(1)双肢薄壁墩在低周反复荷载作用下均经历弹性、弹塑性与弯曲破坏三个阶段。试验墩在墩底、墩顶及系梁处破坏严重,其中墩底与墩顶出现显著的弯曲破坏,系梁在剪力与弯矩的共同作用下出现明显的“X形”交叉裂缝,且在系梁的梁端形成塑性铰。对于墩底的弯曲破坏,SZ-01与SZ-04损伤较大的区域基本在距墩底1/4墩高的范围之内,SZ-02与SZ-03则出现在距墩底1/3墩高的范围之内。随着试验墩轴压比的增大,水平裂缝的分布高度明显提高。(2)各试验墩滞回曲线捏缩效应较小,耗能性能与延性性能较好,而刚度较差。各试验墩的变形能力较好,其中试验墩位移延性在2.63～3.68之间,变化幅度较大,纵筋率对延性影响显著,体积配箍率对延性的影响较小。(3)结合Pushover方法与基底纵筋滑移模型对双肢薄壁高墩在低周反复荷载作用下的极限抗推承载力与墩顶极限位移进行计算分析,计算结果与试验结果吻合较好,建立的计算方法能反映低周反复荷载作用下双肢薄壁高墩的受力性能。(4)利用混凝土循环加载应力-应变曲线分析所得特征点,对受压、受拉损伤因子的取值与调整方法进行了优化,基于应力-应变曲线分析所得特征点,提出了塑性损伤模型中刚度恢复系数的计算方法,并验证了其准确性。(5)试验结果与数值模拟计算结果的偏差在合理的范围内,且两者变化趋势一致,本文建立的计算模型能反映低周反复荷载作用下钢筋凝土双肢薄壁高墩的受力性能与破坏特性。(6)在双肢薄壁墩中,系梁对该桥墩的受力性能有显著影响,为保证该类桥墩的在地震动作用下的延性性能,系梁的刚度不宜过大,建议跨高比不宜大于2.5。同时为保证系梁不出现剪切破坏,系梁跨高比也不宜小于1.5。(7)纵筋率较高的双肢薄壁墩滞回曲线较为饱满,耗能性能良好,适当提高轴压比可显著提高该桥墩的延性性能,而混凝土强度及体积配箍率对延性的影响较小。该桥墩轴压比为7.5%时延性最差,10%时延性最好。纵筋率大于3.36%,纵筋率的提高并不能对该桥墩的受力性能有所改善,建议双肢薄壁墩抗震设计的纵筋率不宜高于3.0%。
【图文】：

硕士学位论文逦钢筋混凝土双肢薄壁高墩力学性能试验研宄逡逑■邋１＿２．２基于延性与能力设计逡逑随着抗震设计理论的逐渐发展，基于延性与性能的设计方法逐渐代替静力与逡逑反应谱方法，现有延性抗震结构设计要求其在设计地震作用下必须保证结构有一逡逑定的延性储备。为了实现这个目标，在结构抗震延性设计时，，就必须对延性需求与逡逑抗震能力进行比较。现有设计中的延性需求通常利用动力时程进行结构弹塑性分逡逑析，但其计算过程较为复杂，极不利于在工程实践中推广应用。为防止脆性构件发逡逑生破坏，就必须保证结构在地震动作用下不出现塑性变形以及构件的脆性破坏，即逡逑需要确保结构能够充分发挥结构的延性能力，要达该目的，就需要利用能力设计方逡逑法对结构进行抗震的延性设计。在地震作用下，脆性构件常出现的为剪切破坏，如逡逑图１．１所示。而延性构件为弯曲破坏，如图１．２所示。逡逑

图１．２桥弯曲破坏逡逑Ｆｉｇ邋１．２邋Ｂｅｎｄｉｎｇ邋ｆａｉｌｕｒｅ邋ｏｆ邋ｐｉｅｒ邋ｉｎ邋ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ逡逑１．３桥墩抗震计算方法逡逑１．３．１塑性铰计算方法逡逑？
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U443.22;U446.1

【参考文献】

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本文编号：2663747