全寿命周期内材料性能劣化的RC桥墩抗震性能分析及地震易损性评估

发布时间：2017-10-07 00:17

  本文关键词：全寿命周期内材料性能劣化的RC桥墩抗震性能分析及地震易损性评估

  更多相关文章： 钢筋混凝土桥墩 氯离子侵蚀效应 全寿命周期 抗震性能 地震易损性分析 IDA

【摘要】：作为生命线工程的组成部分,桥梁在震后救灾过程中发挥着重要作用。但由于环境因素的影响,现役桥梁的抗震性能在正常使用期间就发生了很大的退化。桥墩作为主要的承重构件,其在地震作用下能否保持稳定直接关系到救灾质量的高低。本文基于海蚀环境中氯离子的侵蚀效应,探究了全寿命周期内钢筋混凝土桥墩抗震性能的退化规律,并对其地震易损性进行了评估。具体研究内容如下:(1)在前人研究成果的基础上,总结了海蚀环境下氯离子在混凝土中的传输过程及其对钢筋的侵蚀机理,并且结合一维Fick第二定律以及Monte Carlo抽样方法确定了钢筋平均初始锈蚀时间与锈蚀速率,进而建立了钢筋直径及其屈服强度的退化模型。(2)采用ABAQUS软件建立某圆柱形钢筋混凝土桥墩在全寿命周期内的非线性动力分析模型,针对仅考虑纵筋锈蚀、仅考虑箍筋锈蚀以及同时考虑两者锈蚀3种工况,通过低周往复位移加载的方式,对比分析三种工况下各桥墩的滞回耗能能力、位移-荷载骨架曲线特征值以及刚度退化曲线等,探究材料劣化对钢筋混凝土桥墩抗震性能的影响。(3)配筋形式以及加载条件不变,在同时考虑纵筋与箍筋锈蚀的情况下,改变上述圆柱形桥墩的钢筋保护层厚度,采用相同的加载方式以及评价指标,探究海蚀环境中保护层厚度对钢筋混凝土桥墩抗震性能的影响。(4)提出了一种基于桥墩顶部水平位移来定义钢筋混凝土桥墩在地震作用下损伤指标的方法,并通过拟静力分析,对桥墩发生轻微破坏、中等破坏、严重破坏以及完全破坏四种状态的指标界限值进行了量化。采用ABAQUS软件建立同时考虑纵筋与箍筋锈蚀的非线性动力分析模型,通过选取10条地震动记录进行IDA分析,得到了桥墩不同在役时间的概率地震需求模型,以此建立了桥墩的地震易损性曲线,并对材料劣化下的钢筋混凝土桥墩进行了地震易损性评估,最后与已有的研究成果进行了对比,证明了该方法的正确性。
【关键词】：钢筋混凝土桥墩 氯离子侵蚀效应 全寿命周期 抗震性能 地震易损性分析 IDA
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 选题背景与研究意义12-15
• 1.1.1 选题背景12-14
• 1.1.2 研究意义14-15
• 1.2 锈蚀钢筋混凝土墩柱抗震性能的研究现状15-17
• 1.2.1 国内研究现状15-16
• 1.2.2 国外研究现状16-17
• 1.3 锈蚀钢筋混凝土桥梁地震易损性研究现状17-19
• 1.3.1 国内研究现状17-18
• 1.3.2 国外研究现状18-19
• 1.4 本文研究内容19-22
• 第2章 海蚀环境下钢筋混凝土材料性能的劣化规律22-36
• 2.1 概述22
• 2.2 海蚀环境分区22-23
• 2.3 氯离子侵蚀效应23-27
• 2.3.1 氯离子侵入方式23-24
• 2.3.2 氯离子传输过程24-26
• 2.3.3 氯离子侵蚀机理26-27
• 2.4 钢筋退化模型27-33
• 2.4.1 钢筋锈蚀指标的确定28-30
• 2.4.2 钢筋初始锈蚀时间的确定30-31
• 2.4.3 钢筋直径与屈服强度退化模型31-33
• 2.5 混凝土退化模型33-34
• 2.6 本章小结34-36
• 第3章 材料劣化对RC桥墩抗震性能的影响36-52
• 3.1 概述36
• 3.2 模型简介36-37
• 3.3 钢筋初始锈蚀时间的确定37-38
• 3.4 钢筋退化模型38-39
• 3.4.1 钢筋直径的退化38-39
• 3.4.2 钢筋屈服强度的退化39
• 3.5 混凝土退化模型39-40
• 3.6 抗震性能分析40-49
• 3.6.1 滞回耗能能力分析41-44
• 3.6.2 骨架曲线分析44-48
• 3.6.3 刚度退化曲线分析48-49
• 3.7 本章小结49-52
• 第4章 海蚀环境下保护层厚度对RC桥墩抗震性能的影响52-66
• 4.1 概述52
• 4.2 模型简介52-53
• 4.3 钢筋初始锈蚀时间的确定53-54
• 4.4 钢筋与混凝土退化模型54-56
• 4.5 抗震分析56-64
• 4.5.1 滞回耗能能力分析56-59
• 4.5.2 骨架曲线分析59-63
• 4.5.3 刚度退化曲线分析63-64
• 4.6 本章小结64-66
• 第5章 基于氯离子侵蚀的RC桥墩地震易损性分析66-84
• 5.1 概述66
• 5.2 易损性分析方法66-68
• 5.2.1 易损性的定义66-67
• 5.2.2 易损性曲线的形成过程67-68
• 5.3 损伤指标的确定68-72
• 5.3.1 模型简介68
• 5.3.2 基于墩顶水平位移损伤指标的确定68-72
• 5.4 基于易损性曲线的损伤评估72-78
• 5.4.1 桥墩阻尼的确定72-73
• 5.4.2 地震波的选取73-74
• 5.4.3 增量动力分析74-76
• 5.4.4 易损性分析76-78
• 5.5 对比验证78-81
• 5.5.1 与墩顶漂移率方法的比较78-80
• 5.5.2 与位移延性比方法的比较80-81
• 5.6 本章小结81-84
• 第6章 结论与展望84-86
• 6.1 结论84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-92
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况92-93
• 致谢93

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