彎剪相互作用下鋼筋混凝土橋墩抗震非線性數(shù)值分析模型.pdf

1、鋼筋混凝土橋墩在地震荷載作用下，遭受彎剪耦合作用而導(dǎo)致嚴(yán)重震害，發(fā)展此類構(gòu)件抗震數(shù)值分析模型，是揭示橋梁地震破壞機(jī)理、認(rèn)識(shí)橋梁抗震能力的前提和保證。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外歷次大地震中鋼筋混凝土橋墩震害及橋墩抗震數(shù)值模型研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展了彎剪耦合作用下鋼筋混凝土橋墩抗震非線性數(shù)值分析方法，基于OpenSees數(shù)值分析平臺(tái)，建立了考慮彎曲效應(yīng)、剪切效應(yīng)和縱筋拔出效應(yīng)的數(shù)值模型，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，證明了模型的準(zhǔn)確性，最后通過(guò)該模型，對(duì)不

2、規(guī)則排架橋墩進(jìn)行了抗震性能分析。本文主要工作和認(rèn)識(shí)如下:
　　1.為了研究縱筋拔出對(duì)鋼筋混凝土橋墩抗震性能的影響，基于OpenSees軟件中的纖維梁柱單元和零長(zhǎng)度截面單元，建立了彎曲破壞為主的鋼筋混凝土橋墩抗震非線性數(shù)值分析模型，通過(guò)修正模型中零長(zhǎng)度截面單元內(nèi)的鋼筋纖維和混凝土纖維的本構(gòu)關(guān)系，以合理考慮試件彎曲與縱筋拔出變形的耦合作用，最終通過(guò)對(duì)Lehman完成的試件滯回曲線、各變形成分的模擬分析，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性，為合理評(píng)估彎

3、曲破壞橋墩抗震能力提供了依據(jù)。
　　2.搜集整理了36個(gè)以彎剪破壞和剪切破壞為主的，且截面為圓形的鋼筋混凝土橋墩抗震擬靜力試驗(yàn)數(shù)據(jù)，基于OpenSees數(shù)值分析平臺(tái)并結(jié)合試驗(yàn)獲得的滯回曲線，進(jìn)行了目標(biāo)位移下的循環(huán)Pushover推覆分析，從而分離了橋墩發(fā)生剪切破壞時(shí)塑性鉸區(qū)墩底轉(zhuǎn)角，并通過(guò)多元線性回歸分析的方法，建立了圓形截面橋墩發(fā)生剪切破壞時(shí)墩底轉(zhuǎn)角計(jì)算公式。最后通過(guò)OpenSees數(shù)值分析平臺(tái)建立了考慮橋墩彎-剪-軸力耦合效應(yīng)

4、的數(shù)值分析模型，以12個(gè)剪切效應(yīng)控制的圓形截面橋墩擬靜力試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，對(duì)數(shù)值模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　3.在完成的擬靜力試驗(yàn)基礎(chǔ)上，基于OpenSees分析平臺(tái)建立了無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋墩抗震數(shù)值分析模型，采用非線性纖維梁柱單元模擬橋墩的彎曲變形，采用修正的壓力場(chǎng)理論計(jì)算試件剪切變形并通過(guò)剪切彈簧模擬，通過(guò)零長(zhǎng)度轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧模擬縱筋拔出變形，三者共同考慮試件在地震下的彎-剪-軸力耦合作用。將模擬得到的試件滯回曲線、骨架曲線、

5、預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力和殘余位移等與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，同時(shí)將模擬得到的墩頂彎曲變形、縱筋拔出變形和剪切變形進(jìn)行了分離。結(jié)果表明該模型可對(duì)豎向配置無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋鋼筋混凝土橋墩的抗震性能進(jìn)行準(zhǔn)確的模擬分析。
　　4.以云南省大理-麗江高速公路水東瓜山2號(hào)大橋工程為背景，從工程實(shí)踐應(yīng)用角度（不考慮剪切效應(yīng)）和基于前述數(shù)值模型角度（考慮剪切效應(yīng)），基于OpenSees分析平臺(tái)，建立了不規(guī)則排架橋墩的數(shù)值分析模型，進(jìn)行了抗震性能分析和非線性靜力分析