RC桥墩钢筋不同锈蚀位置及动水压力对其抗震性能影响规律研究

发布时间：2020-08-20 11:03

【摘要】：随着我国基础建设规模的不断扩大,桥梁成为连接各个城市、乡村交通网络必不可少的部分。特别是近年来我国跨海大桥的建设,更是缩短了城市之间的距离,为人们的出行节省了时间。例如港珠澳大桥的建成大大缩短香港、珠海和澳门之间的时间和空间距离。临近海边的桥梁受到自然环境中氯离子的侵蚀,导致钢筋锈蚀,同时又承受波浪荷载的作用,因此桥墩的抗震性能将成为全桥安全运营的关键。从某种程度上来说单一研究桥梁钢筋锈蚀对桥梁抗震性能的影响以及单一研究动水压力对桥墩抗震性能的影响,并不能完全反应桥墩的抗震性能。基于此,本论文进行以下研究:(1)本论文结合桥梁墩柱的特点,根据烟台市海边某简支梁桥桥墩,使用有限元软件ABAQUS建立桥墩模型,进行桥墩自振振型计算,确定桥墩Rayleigh阻尼系数。利用地震波处理软件SeismoSignal对选取Chi-Chi地震数据进行基线校正以及带通滤波处理。(2)桥墩底部钢筋产生锈蚀,导致混凝土主压应力的增加,混凝土损伤会随着底部钢筋锈蚀量的增大而加重。其它部位产生锈蚀对其压应力影响较小。(3)研究发现桥墩底部钢筋发生锈蚀后,对桥墩的Z向位移影响最大。对X、Y向位移影响较小。随着桥墩底部钢筋锈蚀量的增加,混凝土Z向位移增大8.7%。(4)动水压力作用下桥墩底部钢筋锈蚀对桥墩抗震能力影响最大。随着桥墩底部钢筋锈蚀量的增加,混凝土Z向位移逐渐增加,桥墩抗震性能越低,底部钢筋锈蚀量增加到20%时,混凝土位移增加9.9%。当桥墩钢筋完好且存在动水压力作用时,混凝土最大弯矩为1012kN×m,动水压力作用下桥墩底部钢筋锈蚀量为20%时桥墩最大弯矩为823kN×m,承载力相比较于桥墩完好状态承载力下降较为严重,达到18.7%。(5)对桥墩承载力验算公式进行修正,提出修正系数a,确定其取值范围。对桥墩有限元改进模型塑性铰区域长度公式提出修正系数λ。
【学位授予单位】：鲁东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U442.55
【图文】：

反复加载,应力-应变曲线,钢筋,桥墩

图 2.1 钢筋反复加载应力-应变曲线[72]，影响桥墩耐久性最常见的因素有两个，一碳化。桥墩钢筋产生铁锈的关键是受到外侵蚀之后形成电路，进而进行电化学锈蚀。，将会使外部对钢筋产生保护作用的混凝土保护层剥落，桥墩的力学性能以及桥墩耐墩由于其所处的环境比较恶劣，桥墩除了承，容易受到环境中侵蚀物质的侵蚀。在一（例如：地震作用）有非常大的影响。相界 Cl-1侵蚀，造成桥梁自身性能的下降以及构更容易受到破坏。

钢筋布置,桥墩

122 （2.23）2.3 有限元数值模型建立与钢筋均匀锈蚀分析2.3.1 桥墩模型建立本论文主要对 RC 桥墩进行研究。根据烟台市海边某桥墩进行数值建模，桥墩的横截面面积为 0.5m×0.36m，壁厚为 0.12m，桥墩高为 6m。纵向钢筋直径为 20mm，箍筋直径为10mm，箍筋间距为 0.2m。纵筋种类是 HRB335，fsk=335MPa，fsd=280MPa，混凝土强度等级是 C35，Ec=31.5GPa。桥墩钢筋布置如图 2.2。混凝土本构关系如下表 2.1 所示，钢筋本构关系如表 2.2 所示。本文数值模拟按照 1：1 比例进行建模，共划分线性单元（T3D2）3176 个，线性六面体单元（C3D8R）1874 个，桥墩模型钢筋与混凝土之间的约束采用内置接触，桥梁底部与地面之间的约束采用固定约束。

示意图,桥墩,受力,示意图

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