钢筋混凝土桥墩弯剪抗震性能研究

发布时间：2020-09-08 18:49

　　随着大地震的频繁发生,桥墩作为桥梁抗震过程中的薄弱环节,其抗震性能受到广泛的关注,各国均形成了各自的抗震设计规范系统。我国针对公路和铁路桥梁分别制定了相应的规范,并在发展的过程中得到不断的补充和完善。虽然抗震理论日趋成熟,抗震分析方法日趋完善,但各类抗震规范中仍然存在着不足。目前对发生弯剪破坏的墩柱抗剪承载力的计算公式中,各规范中未准确考虑位移延性系数对混凝土抗剪承载力的影响。针对上述问题,论文对桥墩的抗震性能进行了以下研究:(1)总结了桥墩抗震的研究现状、抗震设计思想、抗震设计方法和桥墩延性抗震计算方法,全方位掌握了桥墩抗震设计的研究现状。(2)对比分析了各国抗震规范延性设计部分的内容。主要包括塑性铰的设置、塑性铰区抗剪承载能力计算、表征结构延性的指标、以及延性验算等方面的内容的对比,指出了中国抗震规范还需完善之处,通过延性抗震指标和塑性铰区的抗剪承载能力对比分析了各规范的安全程度。(3)对墩柱破坏方式的影响因素进行了分析,弯曲破坏主要发生在剪跨比较大、轴压比较小且配筋合理的情况;剪切破坏主要发生在剪跨比较小、轴压比较大、配筋率较大以及配箍率较小的情况。对塑性铰区截面抗剪承载能力和位移延性系数的影响因素进行了研究,结果表明混凝土的抗剪承载能力随轴压比的增大而增大,随剪跨比的增大而减小,随位移延性系数的增大而减小;位移延性系数随轴压比的增大而减小,随剪跨比的增大而增大,随配箍率的增大而增大。拟合了塑性铰区截面混凝土的计算公式和位移延性系数计算公式。通过与试验结果对比表明:理论计算结果与试验数据吻合较好,拟合公式精度较高。(4)针对我国公路抗震规范和铁路抗震规范的异同,通过工程实例对比分析了公路桥梁抗震和铁路桥梁抗震,结果表明:公路规范和铁路规范采取的确定地震力的方法不同,导致按不同规范进行抗震验算时,结构的地震响应也不同。由于对抗震认识的局限性,早期的钢筋混凝土桥墩在设计上存在缺陷,按目前规范所设计的桥墩的极限状态为延性和抗震性能均较好的弯曲破坏。
【学位单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U442.55
【部分图文】：

滞回曲线,滞回曲线

1jjW 以上两式中，iW 和ih 分别为第层的重量和层高，b V 为结构基底剪力的增量，N为结构总层数。由于倒三角加载方式能更好地模拟弹塑性性能，且倒三角加载更合理合，因此目前使用较为普遍。由于墩柱被看作是单自由度体系，因此本文采用的是在柱顶施加位移荷载。2.3.3滞回曲线分析由于滞回曲线能够很好地反映低周期往复作用下结构或构件的变形能力，是结构抗震分析过程中的重要依据，因此该曲线在抗震研究中有着重要的意义，工程中几种常见的滞回曲线如图 2-1 所示。

示意图,模式曲线,加载,模型

（c）三幅三间距图 2-2 模型加载模式曲线示意图柱的抗震性能，获得清晰的骨架曲线和刚度退化载。因此本文采用图 2-2（a）的加载模式，A 表法：能量法[57]、几何作图法[57]、R.PARK 法[58]，

示意图,屈服位移,示意图

图 2-3 屈服位移计算示意图2.4小结延性抗震设计和能力设计法是目前的两大抗震设计思想，针对不同的适用条应用范围，静力法、反应谱法、动态时程分析法等分析方法均得到了广泛的应用于桥墩的抗震计算也从完全弹性计算发展到考虑塑性变形的弹塑性计算。对 Push分析和滞回曲线分析的分析过程和加载模式进行了详细的介绍，Pushover 分析和曲线分析是目前评估结构抗震性能的主要的分析方法。

【参考文献】