本文關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土空心墩抗震性能試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 鋼筋混凝土空心墩 抗震性能 擬靜力試驗(yàn) 塑性鉸長度 數(shù)值分析

【摘要】：相比相同外部尺寸實(shí)心墩,空心墩具有更高的彎曲／扭轉(zhuǎn)剛度、節(jié)省材料、減小恒載及地震慣性力等優(yōu)點(diǎn),所以被廣泛應(yīng)用于西部山區(qū)高墩大跨橋梁。而西部山區(qū)是我國強(qiáng)震頻發(fā)區(qū),地處該區(qū)域大量高墩橋梁抗震安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn),需要通過合理的抗震設(shè)計(jì)確保其滿足可能強(qiáng)震的地震需求。而現(xiàn)行各國設(shè)計(jì)規(guī)范中并沒有明確給出空心墩的抗震設(shè)計(jì)方法,在實(shí)際設(shè)計(jì)中仍沿用實(shí)心墩的設(shè)計(jì)思路,所以有必要對空心橋墩的抗震性能進(jìn)行深入研究。為了發(fā)展和完善空心墩的抗震設(shè)計(jì)方法,論文通過試驗(yàn)觀測、理論分析、數(shù)值模擬分析比較了空心墩與實(shí)心墩抗震性能的差異,探討了不同設(shè)計(jì)參數(shù)對橋墩抗震性能的影響,具體研究內(nèi)容如下：1)通過文獻(xiàn)調(diào)研,系統(tǒng)梳理了空心墩抗震性能試驗(yàn)研究現(xiàn)狀,指出了當(dāng)前空心墩抗震試驗(yàn)研究中存在的問題,明確了論文的研究目標(biāo)；2)根據(jù)研究目的,設(shè)計(jì)了方形實(shí)心與空心截面共9個(gè)鋼筋混凝土橋墩模型,并進(jìn)行擬靜力加載試驗(yàn)；3)根據(jù)試驗(yàn)觀測,描述了各模型的裂縫發(fā)生與發(fā)展、受壓保護(hù)層的起皮及剝落等現(xiàn)象以及承載力的變化過程；4)對比分析了試驗(yàn)中各模型的滯回特征及耗能能力、不同荷載等級下墩身曲率沿高度的分布情況,研究了配筋率、配箍率對實(shí)心墩與空心墩延性性能及等效塑性鉸長度的影響,并結(jié)合現(xiàn)行各國規(guī)范及其它文獻(xiàn)中等效塑性鉸長度計(jì)算模型的比較分析,建議了適合空心墩的等效塑性鉸長度計(jì)算公式；51基于Mander約束混凝土本構(gòu)及考慮疲勞與斷裂效應(yīng)的鋼筋本構(gòu)模型,采用Opensees帶長度纖維梁單元對各墩柱試驗(yàn)過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,并探討此模擬方法對空心墩的適用性。通過上述試驗(yàn)觀測、理論分析和數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)：1)實(shí)心墩與空心墩最終破壞形態(tài)均為彎曲破壞,并且二者的裂縫發(fā)展規(guī)律相似：達(dá)到等效屈服位移之前,新裂縫由墩底向上不斷產(chǎn)生,在達(dá)到等效屈服位移之后,墩底的幾條裂縫不斷變寬、變深,并最終形成塑性鉸：2)實(shí)心墩與空心墩的滯回環(huán)形狀都為“反S形”,增加配筋率可大幅提高實(shí)心墩與空心墩的滯回耗能能力,配箍率的提高對實(shí)心墩的滯回耗能有一定的改善,但對空心墩影響較小；3)實(shí)心墩與空心墩墩身曲率沿高度的分布規(guī)律基本一致：在等效屈服之前墩身曲率值較小并成線性分布,等效屈服后的曲率在墩底一定高度范圍內(nèi)快速增加,其它部分增幅較�。�4)配筋率(或鋼筋直徑)對實(shí)心墩、空心墩的等效塑性鉸長度影響較大,配箍率對空心墩的等效塑性鉸長度影響較小,但對實(shí)心墩有一定程度的影響；5)根據(jù)不同等效塑性鉸長度公式計(jì)算墩頂位移,比較發(fā)現(xiàn)：Berry模型與日本抗震規(guī)范計(jì)算結(jié)果偏小且誤差較大,Paulay-Priestley模型、歐洲Eurocode8規(guī)范與美國Caltrans規(guī)范與試驗(yàn)結(jié)果的平均誤差較小, 《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》的誤差介于二者之間且普遍小于實(shí)測位移；6)文中考慮鋼筋疲勞及斷裂效應(yīng)的數(shù)值分析方法能較好地模擬實(shí)心墩與空心墩的試驗(yàn)過程,準(zhǔn)確再現(xiàn)模型加載過程中的各種力學(xué)行為。
【關(guān)鍵詞】：鋼筋混凝土空心墩 抗震性能 擬靜力試驗(yàn) 塑性鉸長度 數(shù)值分析
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U442.55
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 緒論12-17
• 1.1 研究背景12
• 1.2 空心墩抗震性能研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 研究目的、思路與內(nèi)容15-17
• 第2章 空心橋墩擬靜力試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)17-27
• 2.1 空心墩擬靜力試驗(yàn)背景17
• 2.2 空心墩擬靜力試驗(yàn)設(shè)計(jì)17-24
• 2.2.1 模型設(shè)計(jì)19-21
• 2.2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)21-22
• 2.2.3 加載制度22-24
• 2.3 試驗(yàn)結(jié)果預(yù)測24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 試驗(yàn)現(xiàn)象27-50
• 3.1 實(shí)心墩試驗(yàn)現(xiàn)象27-36
• 3.1.1 B1墩27-30
• 3.1.2 B2墩30-32
• 3.1.3 C1墩32-34
• 3.1.4 C2墩34-36
• 3.2 空心墩試驗(yàn)現(xiàn)象36-48
• 3.2.1 D2墩36-38
• 3.2.2 E1墩38-41
• 3.2.3 E2墩41-43
• 3.2.4 F1墩43-45
• 3.2.5 F2墩45-48
• 3.3 本章小結(jié)48-50
• 第4章 試驗(yàn)結(jié)果分析50-74
• 4.1 空心墩擬靜力試驗(yàn)滯回特征50-56
• 4.1.1 開裂前50-51
• 4.1.2 混凝土開裂后51
• 4.1.3 屈服后51-52
• 4.1.4 全過程滯回曲線及骨架曲線52-56
• 4.2 滯回耗能56-59
• 4.3 墩身曲率分布59-62
• 4.4 試件延性能力62-65
• 4.4.1 屈服狀態(tài)62-63
• 4.4.2 極限狀態(tài)63-65
• 4.5 等效塑性鉸長度分析65-72
• 4.5.1 理論基礎(chǔ)65-67
• 4.5.2 等效塑性鉸長度計(jì)算公式及比較67-69
• 4.5.3 試驗(yàn)結(jié)果比較69-72
• 4.6 本章小結(jié)72-74
• 第5章 試驗(yàn)過程的數(shù)值模擬74-85
• 5.1 模型介紹74-76
• 5.2 Opensees材料本構(gòu)模型的選擇76-81
• 5.3 滯回曲線數(shù)值模擬與試驗(yàn)對比分析81-83
• 5.4 本章小結(jié)83-85
• 第6章 結(jié)論與展望85-87
• 6.1 結(jié)論85-86
• 6.2 問題與展望86-87
• 致謝87-88
• 參考文獻(xiàn)88-91
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文及參與的科研項(xiàng)目91

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本文編號：1122691