鋼筋混凝土空心高墩抗震性能研究

發(fā)布時間：2020-09-27 13:29

　　在黨中央的“一帶一路”建設重要思想的指導下,我國基礎建設在如火如荼的高速發(fā)展中。由于施工工藝的提高,使得空心高墩在我國橋梁工程建設中被廣泛運用,尤其是我國大西部特獨特的地貌特征必將高墩橋梁建設推向一個全新的高度。因此,空心高墩結構成為了專家學者的研究重點。本課題以鋼筋混凝土空心高墩結構抗震性能影響分析為研究背景,選取壁厚因素為參考變量,基于ABAQUS有限元軟件,深入研究壁厚因數(shù)對鋼筋混凝土空心高墩結構振動特性及抗震性能變化規(guī)律。本文所做主要工作及結論如下:(1)基于歐拉—伯努利梁理論、均勻等效的彈性假定推導空心高墩自振頻率的公式,探索空心高墩的自振頻率f_n與壁厚系數(shù)?的函數(shù)關系。并利用ABAQUS軟件的數(shù)值模擬分析,驗證其準確性。(2)通過研究空心高墩的自振頻率f_n與壁厚系數(shù)?的函數(shù)關系,了解壁厚對鋼筋混凝土空心高墩結構振動特性的變化規(guī)律,即壁厚系數(shù)?的增加,結構的自振頻率f_n降低,壁厚系數(shù)?的降低,結構的自振頻率f_n提高。通過ABAQUS軟件的數(shù)值模擬分析,驗證其準確性。(3)基于理論分析模型的基礎,建立簡化的線單元有限元模型,可以快速計算出空心高墩這類長細比較大的前幾階自振頻率,并且與相對應的實體單元精細化模型進行對比,從誤差的角度驗證線單元有限元模型的合理性。(4)通過有限元建立足尺的鋼筋混凝土空心高墩精細化實體單元模型進行數(shù)值模擬分析,分別進行豎向承載能力分析、低周往復荷載分析、push-over分析及動力時程分析。從滯回曲線、側向力、延性、時程響應及耗能能力等多角度分析不同壁厚的鋼筋混凝土空心高墩結構的抗震性能變化規(guī)律。結果顯示:隨著壁厚的增加,結構的豎向承載力、側向承載能力及基底最大剪力均顯著提高,而延性、耗能能力、墩頂最大位移均不同程度下降。(5)通過多組不同壁厚的空心高墩有限元模型數(shù)值模擬對比分析,結果顯示:壁厚系數(shù)?在0.25-0.40范圍內的矩形空心高墩其在豎向、側向承載能力、延性、耗能能力及在7度E2地震作用下時程響應中均能取得較好的效果。
【學位單位】：蘇州科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U442.55
【部分圖文】：

中橋,地震災害,彎曲破壞,橋墩

圖 1-1 地震災害中橋墩連接部彎曲破壞名思義，是由橋墩結構本身抗剪能破壞類型發(fā)生相對較多，其破壞發(fā)破壞特征十分明顯，首先會在破壞大，造成核心混凝土塊膨脹最終形持續(xù)的作用下，分離的混凝土塊短結構失去承載能力，造成結構嚴重速，如圖 1-2、1-3 所示。

橋墩,剪切破壞,形式,地震災害

圖 1-1 地震災害中橋墩連接部彎曲破壞（2）剪切破壞：顧名思義，是由橋墩結構本身抗剪能力不足為主造成的破壞。在地震災害中，這類橋墩破壞類型發(fā)生相對較多，其破壞發(fā)生主要集中在墩底或墩底附近相對較低的地方。其破壞特征十分明顯，首先會在破壞區(qū)內產生傾斜角較大的對角裂縫，裂縫逐漸發(fā)展擴大，造成核心混凝土塊膨脹最終形成分離的一塊一塊的混凝土塊。在往復的地震荷載持續(xù)的作用下，分離的混凝土塊短時間內迅速從橋墩結構上剝離脫落下來，使得橋墩結構失去承載能力，造成結構嚴重破壞甚至倒塌、完全失效。整個破壞過程發(fā)展十分迅速，如圖 1-2、1-3 所示。

橋墩,剪切破壞