钢筋混凝土桥墩的延性分析

采用解析的方法探讨了箍筋对钢筋混凝土桥墩延性抗震性能的影响内容包括箍筋对混凝土的有效约束,本构关系以及曲率延性同配箍率的关系通过回归分析提出了一个配箍率同曲率延性的近似关系     

震区圆柱式桥梁墩柱配筋率取值范围分析

为研究配筋率对圆柱式钢筋混凝土桥墩延性抗震性能影响,基于实际工程项目设置多个不同纵筋率和配箍率的工况,利用有限元软件进行数值模拟,通过分析增加纵筋率后试件位移延性系数、耗能能力和刚度的变化趋势,确定出试件具有较优抗震性能的纵筋率范围为0. 82%～2. 51%;通过分析不同纵筋率与配箍率相互作用对试件位移延性系数、耗能能力和刚度的变化趋势的影响可知,增大纵筋率将提高桥墩的承载力,且配箍率越大,增加纵筋率对试件极限承载力提升效果越明显。此外,墩柱纵筋率和配箍率都较低时不利于结构抗震。     

配高强箍筋的高强混凝土柱抗震性能试验研究

设计制作了不同配箍率及箍筋强度的C100高强钢筋混凝土柱模型,并对其进行了低周反复荷载试验,研究其破坏形态、骨架曲线、延性性能、刚度退化、承载力退化等性能。对比分析不同箍筋强度和配箍率对高强钢筋混凝土柱抗震性能的影响,结果表明,除常用的提高配箍率能有效提高高强混凝土的抗震性能外,配高强度箍筋的高强混凝土的承载力有较大提高,并能有效提高高强度混凝土柱的延性,对高强混凝土柱的抗震性能有明显改善,在配箍率提高空间有限情况下,提高箍筋强度也是改善高强混凝土柱抗震性能的有效措施,也可以同时采用两种措施。     

高轴压比下内置闭合钢管的钢骨砼桥墩曲率延性系数

为提高震区桥梁抗震延性,选择内置闭合钢管的钢骨混凝土矩形桥墩进行延性设计.考虑到近场罕遇地震下桥墩可能承受较大轴力,根据平截面假定、力的平衡和材料本构关系,分别推导了高轴压比下截面屈服曲率和极限曲率关于截面设计参数的解析公式,并通过数值方法验证了解析公式的正确性.将截面极限曲率和屈服曲率之比定义为曲率延性系数,实现已知截面设计参数定量计算桥墩延性的目的,并以曲率延性系数为指标比较了钢骨混凝土桥墩和箍筋约束混凝土桥墩的抗震延性.研究结果表明:高轴压比下,利用截面设计参数计算曲率延性系数的解析方法是可行的;当耗材相同时,高轴压比下钢骨混凝土桥墩较箍筋约束混凝土桥墩具有更好的抗震延性.     

基于循环加载和Pushover的钢筋混凝土圆柱墩延性影响因素分析

目的研究圆柱墩延性性能的影响因素,为高烈度区圆柱墩的延性抗震设计,尤其是圆柱墩的箍筋布置、配箍率等提供参考.方法采用有限元软件ABAQUS建立圆柱墩非线性有限元模型,采用循环加载和Pushover模拟圆柱墩的破坏过程,对比箍筋布置形式及加密区与非加密区配箍率对圆柱墩延性性能的影响.结果在相同受力条件下,采用螺旋箍筋比圆形箍筋的圆柱墩屈服时间推迟、位移延性系数增大、耗能能力增加,因此圆柱墩采用螺旋箍筋在抗震性能上更有优势.圆柱墩箍筋加密区与非加密区配箍率对墩的延性性能均有影响,但加密区配箍率对其延性性能与耗能能力的影响远比非加密区配箍率显著.结论对圆柱墩进行抗震设计时宜采用螺旋箍筋,同时要重视加密区箍筋的设计.     

钢筋混凝土桥墩地震破坏振动台试验研究

钢筋混凝土桥墩箍筋约束不足和剪跨比过小(短柱)造成的脆性剪切破坏在近几次地震桥梁震害中占有较大比重.为解决此问题设计制作了各3根圆形截面和方形截面桥墩试件,分别代表具有良好箍筋约束、配箍率不足和小剪跨比3种情况,并通过振动台试验研究了其抗震性能.对小震、中震和大震作用下桥墩试件的破坏形态、加速度和位移反应、位移延性系数和耗能等方面进行了比较分析,结果表明,小剪跨比桥墩在地震作用下反应位移延性系数较大,在抗震设计时应引起足够重视.     

小剪跨比钢管混凝土组合桥墩抗震性能试验研究

通过6个剪跨比λ=1.5桥墩试件的拟静力加载试验,研究了内置核心钢管对小剪跨比钢筋混凝土桥墩抗震性能的改善作用,并讨论了轴压比、纵筋率、配箍率和钢管率对小剪跨比钢管混凝土组合桥墩抗剪强度、变形能力、强度衰减以及累积耗能的影响.试验结果表明:钢筋混凝土桥墩试件在水平往复作用下呈脆性的剪切斜拉破坏,组合桥墩试件则表现为具有一定延性的剪切斜压破坏;内置核心钢管可延缓墩身的损伤发展并改变其脆性失效模式,从而使组合桥墩试件的抗震性能较普通桥墩对比试件有着明显提升;随着钢管率和配箍率的增加,组合桥墩试件的抗剪强度、位移延性和耗能能力均得到改善;组合桥墩试件的抗剪强度随轴压比和纵筋率的增加而提高,但位移延性和耗能能力变差.试验结果可为小剪跨比组合桥墩的理论研究和工程应用提供试验基础.     

配箍率对PP-ECC实心墩抗震性能的影响

为研究箍筋含量对聚丙烯纤维水泥基复合材料(PP-ECC)实心墩抗震性能的影响,设计并制作了3个含箍率不同的PP-ECC实心墩,并用1个普通混凝土实心墩作为对比试件,对4个试件进行了低周往复荷载作用下的拟静力试验.获得了PP-ECC及普通混凝土实心墩的破坏过程和破坏特征,基于试件实测的荷载-位移滞回曲线和骨架曲线等试验结果,探讨了箍筋含量对PP-ECC桥墩的承载能力、变形性能及耗能能力的影响规律,并与普通混凝土桥墩的抗震性能指标进行了对比分析.结果表明:与普通混凝土桥墩相比,墩底塑性铰采用PP-ECC可以改善桥墩的破坏形态和损伤程度,显著提高其位移延性和耗能能力,但对试件的承载能力影响较小;PP-ECC基体中的纤维在一定程度上具有箍筋的作用,在配箍率较低情况下,PP-ECC桥墩仍具有良好的抗震性能;塑性铰区配箍率越高,PP-ECC桥墩的滞回曲线越饱满,试件的位移延性系数和黏滞阻尼系数越大,抗震性能越好.     

低配筋混凝土桥墩抗震性能的实验研究

通过５个大比例尺桥墩模型的往复加载实验，研究了低配筋混凝土桥墩的抗震性能，如荷载—位移关系、延性比和累积耗能等．着重讨论了剪跨比和配箍率对破坏模式和延性动力参数的影响，并且得出了一些对桥梁延性抗震分析和设计有用的结论     

钢筋混凝土矩形柱截面曲率延性系数概率分析

把钢筋混凝土柱的设计参数,如轴向力,箍筋配筋率,材料强度和截面几何尺寸看做随机变量,采用Monte-Carlo随机模拟法,分析了受矩形箍筋约束的矩形截面柱曲率延性系数的概率特性,近似得出曲率延性系数的概率分布函数的特征值,分析了轴向力,体积配箍率,混凝土强度等对截面曲率延性系数概率特征的影响。     

高强箍筋约束混凝土桥墩的抗震耗能分析

利用有限元软件ABAQUS对8根分别配置PC钢棒或HRB500级钢筋作箍筋的高强混凝土桥墩进行了低周反复水平荷载下的抗震性能仿真分析,研究其滞回曲线、骨架曲线、位移延性系数、累积滞回耗能、能量延性系数等的变化规律.进一步探讨轴压比、配箍种类、箍筋间距、混凝土强度等对桥墩抗震性能的影响,结果表明:模拟结果与文献试验结果吻合良好,验证了有限元模拟的正确性;PC钢棒或HRB500级钢筋作高强箍筋约束高强混凝土在低周反复水平荷载作用下的滞回曲线均较饱满,滞回环包络面积大,延性和耗能能力好,且相比之下PC钢棒的抗震性能更为优越.     

锈蚀钢筋混凝土桥墩抗震能力评估

为了探究钢筋锈蚀对混凝土桥墩抗震能力的影响,在考虑锈蚀对桥墩纵筋、核心混凝土以及保护层混凝土影响的基础上,提出了锈蚀钢筋混凝土桥墩抗震能力的数值模拟方法,并通过已有试验验证了该模拟方法的可靠性.基于Open Sees平台建立了锈蚀钢筋混凝土桥墩有限元模型,针对仅纵筋锈蚀、仅箍筋锈蚀以及纵筋、箍筋均锈蚀这3种工况,采用Pushover方法计算了钢筋混凝土桥墩的抗震能力,研究了钢筋锈蚀对混凝土桥墩抗震能力的影响,并对纵筋、箍筋均锈蚀工况下的混凝土桥墩抗震能力进行了评估.结果表明:纵筋锈蚀主要影响钢筋混凝土桥墩的极限承载力,箍筋锈蚀则主要影响钢筋混凝土桥墩的延性能力,纵筋、箍筋均锈蚀对钢筋混凝土桥墩的抗震能力影响最大;钢筋锈蚀率越高、地震烈度越大,则混凝土桥墩损伤越严重.     

钢筋混凝土单柱式桥墩抗震性能试验研究

针对铁路桥梁中使用量最大、应用最广泛的单柱式桥墩,通过24根大比例的桥墩模型的伪静力试验,研究了其延性抗震性能.通过对试验现象及数据的分析,研究了这类桥墩的力—位移关系、滞回模式的变化规律;比较分析了配筋率、配箍率、箍筋布置形式、剪跨比等结构参量对试验模型的耗能特性和包络曲线特性的影响.归纳总结了试验中典型的破坏现象,并对产生这些破坏现象的原因进行了分析.在以上分析基础上,得出了改进单柱式桥墩抗震性能的有关结论和建议,可供我国铁路桥梁延性抗震设计参考.     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱的弯矩-曲率关系分析

编制了碳纤维布加固钢筋混凝土柱截面的弯矩-曲率关系分析程序,并采用该程序探讨了多种工况下碳纤维布配箍特征值、轴压比、截面尺寸、箍筋配箍特征值、纵筋配筋率和混凝土强度等参数对碳纤维布加固钢筋混凝土柱截面的弯矩-曲率关系的影响．在此基础上,提出了截面弯矩-曲率关系三折线模型中各无量纲特征参数的确定方法．结果表明,所提出的的截面弯矩-曲率关系三折线模型中,各无量纲特征参数的统计回归公式具有较好的精度．     

高轴压比下PVA-ECC柱抗震性能试验研究

设计了3根PVA-ECC柱进行低周反复加载试验,分析了高轴压比下配箍率变化对柱抗震性能的影响,并与普通钢筋混凝土柱进行对比,分析其在滞回性能、延性、耗能性能及刚度退化上的差异.结果表明:3根PVA-ECC柱在低周反复荷载作用下均发生弯曲破坏,没有出现普通钢筋混凝土柱的劈裂、剥落与黏结破坏;随着箍筋间距的减小,抗震延性得到改善,箍筋间距70mm和50mm的柱与间距90mm的柱相比,位移延性、极限弹塑性位移角、等效黏滞阻尼系数分别增加了15.6%~16.3%,17.1%~20.6%和15.6%~17.8%;最后给出了满足一定位移延性和极限弹塑性位移角的抗震设计要求的最小配箍率的建议值.     

钢筋混凝土高墩抗震性能评价指标

基于性能的抗震设计是结构抗震设计规范的主要发展方向,其中结构抗震性能水准的定义及其性能指标的选择和量化对结构抗震性能评价至关重要。根据钢筋混凝土高墩的地震反应特性,确定采用曲率延性系数作为性能参数,并给出桥墩在地震作用下曲率延性系数对应各性能水准的量化值。分别以位移延性系数、位移角限值以及曲率延性系数作为性能评价指标,采用增量动力分析法对桥墩进行抗震性能研究,分析结果表明：对于钢筋混凝土高墩而言,曲率延性指标更为合理可靠,尤其是在强震作用下能够更准确反映墩柱的内部破坏情况。     

拟静力作用下钢筋混凝土桥墩残余位移分析

为揭示拟静力作用下钢筋混凝土桥墩残余变形的机理,提出精度更高的残余位移计算方法,借助OpenSees软件,采用纤维梁柱单元建立钢筋混凝土桥墩的计算模型,调查了轴压比、剪跨比、纵筋配筋率、体积配箍率、纵筋强度硬化系数、纵筋与混凝土强度比等参数对墩顶残余位移延性指标的影响规律,通过残余位移延性指标拟合出残余位移影响系数随单个参数变化的曲线.在此基础上建立了残余位移影响系数随以上参数变化的预测公式,并通过残余位移预计值与试验值的对比检验了公式的精度.结果表明:预测公式对残余位移的预计值与试验值偏差小于10%,可用于基于性能抗震设计时初步估算拟静力作用下钢筋混凝土桥墩的残余位移值.     

钢筋混凝土框架柱延性分析

分析了影响钢筋混凝土框架柱延性的主要因素,指出框架柱延性主要与轴压比和箍筋对混凝土的约束程度有关,并结合《建筑抗震设计规范》（GB50010-2010）介绍了保证框架柱延性的主要抗震构造措施：轴压比限值、最小配箍特征值及纵向钢筋最小配筋率.     

钢筋混凝土异形截面框架柱轴压比限值的研究

迄今为止,尚未见到国内外对于高抗震等级时异形柱的轴压比限值的研究报道,而且国家相关规范修订后,二、三级抗震等级时异形柱的轴压比限值需要相应修改,因此有必要系统地研究各抗震等级时钢筋混凝土异形柱的轴压比限值．理论分析表明：为使一、二、三、四级抗震等级时异形柱框架结构具有适当的位移延性水平,柱的曲率延性比应分别达到12、10、8和6：以此为标准,通过对异形柱曲率延性全过程非线性分析,从而确定各抗震等级时异形柱的轴压比限值及对箍筋间距与纵筋直径比s／d、箍筋直径d的相应要求．     

配置HRB500钢筋的混凝土桥墩承载力与耗能性能

对4根配置 HRB500钢筋的混凝土桥墩进行水平低周反复荷载下的抗震性能试验,分析其在低周往复荷载作用下的破坏特征、滞回曲线、承载力、位移及延性、耗能能力,研究了钢筋强度、轴压比、箍筋间距对桥墩抗震性能的影响规律。研究结果表明：轴压比的增加,使试件的承载能力提高了21.1％,但使试件的延性降低了44.6％。配箍率的增加,对试件承载能力影响不大,而钢筋强度的增加,使试件的承载能力提高了31.7％,而且使试件耗能能力增强了25.9％。