基于Push-over分析的高强钢筋混凝土桥墩抗震性能研究

论文摘要

据统计,震后由于桥梁损坏带来的次生灾害所造成的经济损失相当巨大。桥墩作为桥梁的主要承重构件,其抗震性能的好坏直接决定了整座桥梁的损坏与倒塌情况。为了提高桥墩的抗震能力,减少地震带来的损失,本文对配有高强钢筋的钢筋混凝土桥墩进行抗震性能研究,以期得到合理的抗震型桥墩的高强钢筋与普通钢筋的布置数量和布置形式,为进一步全面研究桥墩的抗震性能提供依据。本论文在总结国内外相关理论和方法的基础上,首先通过对两个配有HRB400级高强钢筋的混凝土墩柱模型进行压弯性能试验,得到试件的破坏形态、钢筋的受力情况和柱顶的荷载-位移曲线及其特征点值,并采用能力谱法对试验墩柱进行抗震能力评估。然后利用非线性有限元软件ABQUAS对试验墩柱进行有限元数值模拟分析和参数敏感性研究,并将墩柱模型的试验结果和有限元数值模拟结果进行对比。在有限元数值模拟结果与试验结果相符的前提下,采用ABAQUS对9个截面配筋形式不同的墩柱模型进行Push-over分析,系统地研究了高强钢筋配筋率、高强钢筋布置方式、配箍率、箍筋强度、地震烈度、场地类别对墩柱抗震性能的影响。研究表明：试验墩柱的破坏是由纵向钢筋拉坏和混凝土压坏引起的,是典型的弯曲破坏；采用ABAQUS软件进行墩柱模型的模拟仿真分析时,通过合理的参数选择,可以有效地分析钢筋混凝土墩柱的非线性行为；高强钢筋配筋率、地震烈度和场地类别对桥墩的损伤程度具有重要的影响；墩柱中不宜配置过多的高强纵筋,并且在高强纵筋含量相同的情况下,高强钢筋布置在墩柱受力侧中部比布置在角部时,更有利于提高其抗震性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 钢筋混凝土桥墩抗震性能国内外研究进展
• 1.2.1 国外研究进展
• 1.2.2 国内研究进展
• 1.3 Push-over分析法国内外研究进展
• 1.3.1 国外研究进展
• 1.3.2 国内研究进展
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 Push-over分析法及桥墩抗震性能评估方法
• 2.1 引言
• 2.2 Push-over分析法的分析过程
• 2.2.1 基本原理及假定
• 2.2.2 基本步骤
• 2.3 桥墩侧向力分布方式
• 2.4 能力谱法
• 2.4.1 能力谱法的基本原理
• 2.4.2 能力曲线的简化
• 2.4.3 能力谱曲线
• 2.4.4 等效线性体系
• 2.4.5 建立需求谱曲线
• 2.4.6 能力谱法的计算步骤
• 2.5 抗震性能评估方法
• 2.5.1 结构单参数损伤模型
• 2.5.2 震害等级与损伤指数的关系
• 2.6 小结
• 第三章 高强钢筋混凝土桥墩Push-over抗震性能试验研究
• 3.1 试验准备
• 3.1.1 试件设计
• 3.1.2 测点布置
• 3.1.3 加载装置
• 3.1.4 加载制度
• 3.1.5 裂缝记录
• 3.2 材料力学性能试验
• 3.3 试验过程及结果分析
• 3.3.1 试验过程及现象描述
• 3.3.2 试件的转角
• 3.3.3 钢筋受力分析
• 3.3.4 试件的能力曲线
• 3.4 抗震性能的评估
• 3.4.1 墩柱能力谱曲线的建立
• 3.4.2 等效线性参数的求解
• 3.4.3 地震需求谱曲线的建立
• 3.4.4 评估墩柱抗震能力
• 3.5 小结
• 第四章 高强钢筋混凝土桥墩有限元数值模拟分析
• 4.1 概述
• 4.2 基于ABAQUS的高强钢筋混凝土桥墩有限元数值模拟
• 4.2.1 建立有限元模型
• 4.2.2 定义材料性质及本构关系
• 4.2.3 装配部件
• 4.2.4 设置分析步
• 4.2.5 定义接触
• 4.2.6 施加荷载和约束
• 4.2.7 创建并运行分析
• 4.3 结果分析
• 4.3.1 计算结果与试验结果的对比分析
• 4.3.2 参数敏感性分析
• 4.4 小结
• 第五章 高强钢筋对混凝土桥墩抗震性能影响分析
• 5.1 模型设计
• 5.2 计算结果分析
• 5.2.1 墩柱模型的柱顶水平荷载-位移曲线特征点分析
• 5.2.2 墩柱模型的抗震能力评估
• 5.3 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢