钢筋混凝土空心高墩抗震性能研究

发布时间：2020-09-27 13:29

　　在党中央的“一带一路”建设重要思想的指导下,我国基础建设在如火如荼的高速发展中。由于施工工艺的提高,使得空心高墩在我国桥梁工程建设中被广泛运用,尤其是我国大西部特独特的地貌特征必将高墩桥梁建设推向一个全新的高度。因此,空心高墩结构成为了专家学者的研究重点。本课题以钢筋混凝土空心高墩结构抗震性能影响分析为研究背景,选取壁厚因素为参考变量,基于ABAQUS有限元软件,深入研究壁厚因数对钢筋混凝土空心高墩结构振动特性及抗震性能变化规律。本文所做主要工作及结论如下:(1)基于欧拉—伯努利梁理论、均匀等效的弹性假定推导空心高墩自振频率的公式,探索空心高墩的自振频率f_n与壁厚系数?的函数关系。并利用ABAQUS软件的数值模拟分析,验证其准确性。(2)通过研究空心高墩的自振频率f_n与壁厚系数?的函数关系,了解壁厚对钢筋混凝土空心高墩结构振动特性的变化规律,即壁厚系数?的增加,结构的自振频率f_n降低,壁厚系数?的降低,结构的自振频率f_n提高。通过ABAQUS软件的数值模拟分析,验证其准确性。(3)基于理论分析模型的基础,建立简化的线单元有限元模型,可以快速计算出空心高墩这类长细比较大的前几阶自振频率,并且与相对应的实体单元精细化模型进行对比,从误差的角度验证线单元有限元模型的合理性。(4)通过有限元建立足尺的钢筋混凝土空心高墩精细化实体单元模型进行数值模拟分析,分别进行竖向承载能力分析、低周往复荷载分析、push-over分析及动力时程分析。从滞回曲线、侧向力、延性、时程响应及耗能能力等多角度分析不同壁厚的钢筋混凝土空心高墩结构的抗震性能变化规律。结果显示:随着壁厚的增加,结构的竖向承载力、侧向承载能力及基底最大剪力均显著提高,而延性、耗能能力、墩顶最大位移均不同程度下降。(5)通过多组不同壁厚的空心高墩有限元模型数值模拟对比分析,结果显示:壁厚系数?在0.25-0.40范围内的矩形空心高墩其在竖向、侧向承载能力、延性、耗能能力及在7度E2地震作用下时程响应中均能取得较好的效果。
【学位单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U442.55
【部分图文】：

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图 1-1 地震灾害中桥墩连接部弯曲破坏名思义，是由桥墩结构本身抗剪能破坏类型发生相对较多，其破坏发破坏特征十分明显，首先会在破坏大，造成核心混凝土块膨胀最终形持续的作用下，分离的混凝土块短结构失去承载能力，造成结构严重速，如图 1-2、1-3 所示。

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图 1-1 地震灾害中桥墩连接部弯曲破坏（2）剪切破坏：顾名思义，是由桥墩结构本身抗剪能力不足为主造成的破坏。在地震灾害中，这类桥墩破坏类型发生相对较多，其破坏发生主要集中在墩底或墩底附近相对较低的地方。其破坏特征十分明显，首先会在破坏区内产生倾斜角较大的对角裂缝，裂缝逐渐发展扩大，造成核心混凝土块膨胀最终形成分离的一块一块的混凝土块。在往复的地震荷载持续的作用下，分离的混凝土块短时间内迅速从桥墩结构上剥离脱落下来，使得桥墩结构失去承载能力，造成结构严重破坏甚至倒塌、完全失效。整个破坏过程发展十分迅速，如图 1-2、1-3 所示。

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【参考文献】