普通及高强钢筋混凝土桥墩地震抗剪强度研究

论文摘要

按旧有规范设计的钢筋混凝土桥墩及短柱桥墩在地震中易于发生脆性剪切或弯剪破坏。钢筋混凝土桥墩抗剪强度计算构成了桥梁延性乃至性能抗震设计的重要内容,可保证桥墩在强烈地震下发生期望的延性破坏模式。相对而言国内这方面的研究还较为薄弱。本文综述了普通及高强混凝土桥墩抗震性能拟静力试验、数值模拟、震后修复等相关领域的研究现状,并基于拟静力试验对普通和高强混凝土桥墩地震抗剪强度进行了系统研究,主要内容如下:1.进行了普通和高强钢筋混凝土短柱桥墩地震剪切破坏机理和抗剪强度的拟静力试验.进行了基于位移设计钢筋混凝土桥墩抗震性能的拟静力试验并初步探讨了可行的震后快速修复技术。认为高强混凝土桥墩在保证箍筋约束条件下,能够获得良好的延性抗震能力。验证了桥墩基于位移抗震设计方法的有效性及可行性。强调了满足我国现行桥梁抗震规范（含修订稿）要求的普通钢筋混凝土短柱桥墩,仍有很大可能发生剪切或弯剪破坏,必须引起足够重视。2.在试验基础上比较了国内外主要桥梁抗震设计规范中的桥墩抗剪强度计算公式;辅助PEER钢筋混凝土柱低周反复加载试验数据,对塑性铰区混凝土地震抗剪强度影响因素进行了统计;参考相关规范及研究成果提出了桥墩地震抗剪强度计算的建议方案。3.基于ANSYS进行了钢筋混凝土桥墩滞回性能的有限元模拟研究。讨论了实体建模中混凝土的裂缝剪力传递系数、钢筋包兴格效应、纵筋与混凝土的粘结-滑移关系以及混凝土压碎破坏面等参数对模拟结果的影响。在参数敏感性分析基础上通过合理设置材料本构关系及破坏准则参数,得到了与试验结果较为吻合的滞回曲线。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 钢筋混凝土桥墩的典型震害形态
• 1.2 钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究进展
• 1.2.1 按旧有规范设计的钢筋混凝土桥墩的抗震性能评价
• 1.2.2 低配筋率钢筋混凝土桥墩的抗震性能研究
• 1.2.3 采用预应力筋减少桥墩残余位移的研究
• 1.2.4 配箍形式对桥墩抗震性能的影响
• 1.2.5 基于性能设计的钢筋混凝土桥墩抗震性能研究
• 1.2.6 采用无粘结纵筋的桥墩抗震性能研究
• 1.2.7 其它相关研究
• 1.3 高强箍筋约束高强混凝土桥墩（柱）抗震性能研究
• 1.3.1 高强箍筋约束高强混凝土柱压弯构件的矩形应力图
• 1.3.2 高强箍筋约束高强混凝土柱的抗剪承载力
• 1.3.3 高强箍筋约束高强混凝土柱的约束箍筋用量
• 1.3.4 高强箍筋约束高强混凝土柱在高轴压下的抗震性能
• 1.3.5 高强箍筋约束高强混凝土柱在低轴压下的抗震性能
• 1.3.6 高强箍筋约束高强混凝土柱在变轴压下的抗震性能
• 1.3.7 箍筋弯钩对柱延性的影响
• 1.4 钢筋混凝土桥墩滞回性能数值模拟研究进展
• 1.5 钢筋混凝土桥墩震后修复技术研究现状
• 1.5.1 钢筋混凝土桥墩震后修复使用的新型建筑材料
• 1.5.2 弯曲破坏后桥墩的震后修复技术
• 1.5.3 剪切及弯剪破坏后桥墩的震后修复技术
• 1.5.4 纵筋搭接破坏的桥墩的震后修复技术
• 1.5.5 空心截面桥墩的震后修复技术
• 1.6 论文的选题背景及主要内容
• 2 普通和高强钢筋混凝土短柱桥墩抗震性能试验研究
• 2.1 方形截面普通钢筋混凝土短柱桥墩抗震性能试验研究
• 2.1.1 方形截面钢筋混凝土桥墩抗震拟静力试验方案
• 2.1.2 试验结果分析
• 2.1.3 试验中的一点注记:短柱桥墩的粘结破坏
• 2.2 圆形截面普通钢筋混凝土短柱桥墩抗震性能试验研究
• 2.2.1 圆形截面钢筋混凝土短柱桥墩抗震拟静力试验方案
• 2.2.2 破坏现象
• 2.2.3 试件滞回曲线及骨架曲线
• 2.2.4 试件的延性及耗能能力
• 2.2.5 试件的刚度退化
• 2.3 高强混凝土桥墩抗震性能试验研究
• 2.3.1 高强混凝土桥墩抗震拟静力试验方案
• 2.3.2 高强混凝土桥墩抗震拟静力试验结果
• 2.4 钢筋混凝土桥墩损伤过程的试验量化分析
• 2.4.1 试件破损状态与位移延性系数的关系
• 2.4.2 试件裂缝宽度与位移延性系数的关系
• 2.4.3 残余位移角与位移延性系数的关系
• 2.4.4 桥墩损伤过程基于试验统计的量化描述
• 2.5 本章小结
• 3 钢筋混凝土桥墩地震抗剪强度研究
• 3.1 钢筋混凝土桥墩地震破坏形态与抗剪强度的关系
• 3.2 国外规范钢筋混凝土桥墩地震抗剪强度计算公式比较
• 3.2.1 钢筋混凝土桥墩抗剪设计承载力
• 3.2.2 钢筋混凝土桥墩地震抗剪强度计算公式
• 3.3 钢筋混凝土短柱桥墩抗剪强度试验与计算结果比较
• 3.3.1 普通钢筋混凝土桥墩地震抗剪强度试验与计算结果比较
• 3.3.2 高强钢筋混凝土桥墩地震抗剪强度试验与计算结果比较
• 3.4 钢筋混凝土桥墩地震抗剪强度影响因素试验统计分析
• 3.4.1 抗剪强度的定义与识别
• 3.4.2 弯剪破坏的混凝土柱构件的试验统计分析
• 3.5 钢筋混凝土桥墩塑性铰区地震抗剪强度计算的建议方案
• 3.6 本章小结
• 4 钢筋混凝土桥墩滞回性能的非线性有限元分析
• 4.1 基于ANSYS的钢筋混凝土桥墩滞回性能的有限元参数敏感性分析
• 4.1.1 有限元模型的建立
• 4.1.2 Solid65单元的破坏准则、本构关系和强化模型
• 4.1.3 混凝土裂缝的剪力传递系数对滞回曲线的影响
• 4.1.4 不同的混凝土屈服准则对滞回曲线的影响
• 4.1.5 混凝土受拉应力-应变曲线的下降段对滞回曲线的影响
• 4.1.6 纵筋的包辛格效应对滞回曲线的影响
• 4.1.7 钢筋与混凝土之间的粘结-滑移关系对滞回曲线的影响
• 4.1.8 混凝土压碎破坏的控制
• 4.1.9 基于ANSYS进行钢筋混凝土桥墩滞回性能模拟的主要认识
• 4.2 钢筋混凝土桥墩滞回性能模拟的有限元改进模型
• 4.2.1 桥墩滞回曲线和骨架曲线的模拟
• 4.2.2 桥墩破坏形态的模拟
• 4.2.3 研究结论
• 5 基于位移设计的钢筋混凝土桥墩抗震性能及修复试验研究
• 5.1 钢筋混凝土原型及模型桥墩设计
• 5.1.1 桥墩设计条件
• 5.1.2 桥墩基于位移的抗震设计准则
• 5.1.3 原型桥墩设计方案
• 5.1.4 钢筋混凝土模型桥墩设计
• 5.2 基于位移设计桥墩拟静力试验结果与分析
• 5.2.1 试件破坏形态
• 5.2.2 试件承载力比较
• 5.2.3 位移延性系数比较
• 5.2.4 滞回曲线和耗能能力对比
• 5.2.5 骨架曲线和刚度退化性能的比较
• 5.3 钢筋混凝土延性桥墩震后快速修复技术试验研究
• 5.3.1 桥墩修复方案
• 5.3.2 修复效果分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.1.1 普通和高强钢筋混凝土短柱桥墩抗震性能试验研究
• 6.1.2 钢筋混凝土桥墩地震抗剪强度研究
• 6.1.3 钢筋混凝土桥墩滞回性能的非线性有限元分析
• 6.1.4 基于位移设计的钢筋混凝土桥墩抗震性能及震后修复试验研究
• 6.2 需要进一步研究的问题
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 创新点摘要
• 致谢