本文關(guān)鍵詞：圓柱橋墩延性抗震性能影響因素的數(shù)值分析

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【摘要】：鋼筋混凝土橋墩是橋梁結(jié)構(gòu)的重要承重構(gòu)件,在地震強(qiáng)大的荷載作用下,往往會(huì)受到各種不同程度的破壞,直接影響到橋梁的穩(wěn)定性,對人類的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了極大的威脅。橋墩的延性性能直接關(guān)系到橋梁整體的抗震性能,故如何設(shè)計(jì)可以提高延性抗震性能是時(shí)下橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范里需要予以考慮的主要思路。于現(xiàn)今的橋墩而言,大多采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),那么研究影響鋼筋混凝土延性的因素以及這些因素是如何影響其延性的就變得尤其重要。本文運(yùn)用非線性大型有限元軟件ABAQUS對影響圓柱橋墩延性性能的因素進(jìn)行基于往復(fù)加載的Pushover分析,主要有以下這幾個(gè)方面的研究工作:(1)介紹了在歷史上橋墩典型的破壞案例和破壞方式,闡述了橋墩抗震性能試驗(yàn)研究的發(fā)展概況�？偨Y(jié)了抗震性能設(shè)計(jì)與分析的主要內(nèi)容,概括了延性抗震性能分析的主要方法,并且模擬出各工況下圓柱墩混凝土的保護(hù)層、箍筋和縱筋的屈服過程,核心區(qū)混凝土的屈服則通過骨架曲線極限位移的出現(xiàn)來判斷。(2)通過分析改變軸壓比大小后的延性變化可知,位移延性系數(shù)隨著軸壓比的增大而減小,較低的軸壓比試件最終破壞時(shí)對應(yīng)的極限位移較大。并且當(dāng)軸壓比增大,圓柱墩的滯回耗能能力也隨之降低,所以小軸壓比可以一定程度上的增加該橋墩的延性性能,繼而提高橋墩的抗倒塌能力。(3)通過分析不同的圓柱墩箍筋布置形式以及不同的配箍率產(chǎn)生的延性變化可知:與圓形箍相比,采用螺旋箍的圓柱橋墩延性性能得到提升,更加具有耗能能力。圓柱墩箍筋的加密區(qū)與非加密區(qū)配箍率變化對該墩的延性性能都有影響,但是圓柱墩在整個(gè)加載過程中加密區(qū)配箍率的改變對其延性性能與耗能能力的影響遠(yuǎn)比非加密區(qū)配箍率顯著。(4)通過分析采用不同的縱筋率和縱筋布置形式對圓柱墩的延性影響可知,縱筋率的提高提升了圓柱橋墩的承載力,且配箍率越大,這種變化越明顯;當(dāng)縱筋率較低時(shí),配箍率對圓柱墩延性性能與耗能能力的影響不明顯。只有當(dāng)縱筋率較高時(shí),提高配箍率才能明顯提升圓柱墩的延性性能與耗能能力;當(dāng)配箍率較低時(shí),縱筋率的增加對該圓柱墩的延性沒有明顯影響。只有當(dāng)配箍率較大時(shí),增加縱筋率才能明顯改變圓柱墩的延性性能,且縱筋率越大,延性提升效果越明顯�？v筋布置形式對位移延性和耗能能力的影響都不明顯。(5)通過數(shù)值模擬楊利的圓柱實(shí)驗(yàn)的過程,對比有限元計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值,進(jìn)一步驗(yàn)證了該數(shù)值模擬方法以及第3、4、5章結(jié)論的可取性。最后,總結(jié)了本文中的成果及不足之處,對圓柱墩延性的分析研究提出了進(jìn)一步的研究方向。
【關(guān)鍵詞】：圓柱橋墩 延性性能 軸壓比 配箍率 箍筋布置形式 縱筋率 縱筋布置形式
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U443.22
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 選題背景及研究意義13-14
• 1.2 橋墩典型破壞案例及破壞方式14-17
• 1.2.1 典型破壞案例14-17
• 1.2.2 破壞方式17
• 1.3 橋墩延性性能試驗(yàn)研究發(fā)展概況17-20
• 1.3.1 國外橋墩延性性能試驗(yàn)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3.2 國內(nèi)橋墩延性性能試驗(yàn)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4 研究目的和研究內(nèi)容20-21
• 第2章 鋼筋混凝土橋墩抗震設(shè)計(jì)與分析方法21-31
• 2.1 概述21
• 2.2 延性抗震性能設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容21-22
• 2.3 延性抗震性能分析的主要內(nèi)容22-26
• 2.3.1 滯回曲線與骨架曲線22-23
• 2.3.2 屈服、極限荷載及位移延性系數(shù)的確定23-24
• 2.3.3 強(qiáng)度退化特性24-25
• 2.3.4 剛度退化特性25-26
• 2.3.5 耗能能力分析26
• 2.4 延性抗震性能分析的主要方法26-30
• 2.4.1 靜力法26-27
• 2.4.2 擬靜力法27-29
• 2.4.3 時(shí)程分析法29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 軸壓比對圓柱形橋墩延性能力的影響31-45
• 3.1 軸壓比概述31-32
• 3.1.1 軸壓比定義31
• 3.1.2 規(guī)范軸壓比含義31-32
• 3.2 ABAQUS有限元模型的建立32-34
• 3.2.1 混凝土本構(gòu)模型32-33
• 3.2.2 鋼筋本構(gòu)模型33-34
• 3.3 圓柱形橋墩數(shù)值模擬分析34-35
• 3.3.1 圓柱形橋墩具體參數(shù)34
• 3.3.2 模型的邊界條件與荷載施加規(guī)則34-35
• 3.4 各工況應(yīng)力云圖35-40
• 3.5 各工況滯回曲線40-41
• 3.6 滯回曲線分析41-43
• 3.6.1 荷載—位移骨架曲線41-42
• 3.6.2 荷載—位移骨架曲線各特征值42-43
• 3.7 本章小結(jié)43-45
• 第4章 箍筋對圓柱形橋墩延性能力的影響45-61
• 4.1 箍筋概述45-47
• 4.1.1 箍筋作用45
• 4.1.2 配箍率45-47
• 4.2 箍筋布置形式影響47-51
• 4.3 配箍率影響51-60
• 4.3.1 加密區(qū)配箍率影響51-56
• 4.3.2 非加密區(qū)配箍率影響56-60
• 4.3.3 加密區(qū)與非加密區(qū)配箍率對延性影響的對比60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第5章 縱筋對圓柱形橋墩延性能力的影響61-75
• 5.1 縱筋概述61-63
• 5.1.1 縱筋作用61
• 5.1.2 縱筋的配筋建議61-63
• 5.2 縱筋率影響63-70
• 5.2.1 工況63
• 5.2.2 滯回曲線63-65
• 5.2.3 骨架曲線65-66
• 5.2.4 耗能能力與延性分析66-70
• 5.3 縱筋布置形式影響70-74
• 5.3.1 工況70
• 5.3.2 滯回曲線70-72
• 5.3.3 骨架曲線72
• 5.3.4 耗能能力與延性分析72-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 第6章 圓柱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比分析75-85
• 6.1 實(shí)驗(yàn)介紹75-77
• 6.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置75-76
• 6.1.2 試件尺寸與配筋76
• 6.1.3 加載過程76-77
• 6.2 圓柱實(shí)驗(yàn)的有限元數(shù)值模擬77-78
• 6.2.1 有限元模型77
• 6.2.2 單元類型的選擇及網(wǎng)格劃分77-78
• 6.2.3 加載制度78
• 6.3 對比分析數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)78-83
• 6.3.1 骨架曲線的對比78-81
• 6.3.2 骨架曲線特征值的對比81-82
• 6.3.3 滯回耗能的對比82-83
• 6.4 本章小結(jié)83-85
• 第7章 結(jié)論與展望85-87
• 7.1 結(jié)論85-86
• 7.2 展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況91-93
• 致謝93

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：557837