后张无粘结预应力装配式桥墩抗震性能分析

目的研究节段预制无粘结后张预应力环形截面桥墩的抗震性能,为此类桥墩抗震设计提供依据．方法通过贯穿柱段的纵向钢筋（耗能钢筋ED）提供柱的滞回耗能,利用ABAQUS有限元分析软件建立实体模型,对耗能钢筋配筋率、预应力筋配筋率、预应力度等参数进行分析．结果ED配筋率为0．75％时的抗震性能比0．5％时提高较多,配筋率为1．0％的抗震性能比0．75％时提高不大．预应力筋配筋率在0．5％时具有较好的抗震性能,在此基础上提高配筋率没有显著效果．预应力度的增加使得屈服强度有所提高,但耗能能力提高不明显．结论在一定范围内提高ED配筋率和预应力筋配筋率对于提高桥墩抗震性能有较为显著的效果,超过此范围提高不明显,预应力度影响不大,以此实现节段拼装桥墩经济性和力学性能的优化．     

预应力连接预制节段桥墩抗震性能数值仿真分析

预应力连接预制节段桥墩已在美国低震地区广泛应用,但在我国的工程应用甚少。由于预制节段墩的抗震机理尚不明确,震害资料缺乏,使其在强震地区的应用受到制约。本文基于预应力连接预制节段桥墩缩尺模型的拟静力试验,采用有限元分析软件ABAQUS建立其精细化数值模型,进行了压弯荷载作用下墩柱的非线性力学行为仿真,并与试验结果进行了对比验证。在此基础上,探讨了耗能钢筋配筋率、预应力筋面积及其初始张拉力三个关键设计参数对预制节段桥墩抗震性能的影响规律。研究结果表明：随耗能钢筋配筋率的增加,桥墩承载能力、等效粘滞阻尼比和残余位移都明显增加。随预应力筋面积增加,桥墩屈服后刚度明显增加,残余位移略有增加;随预应力筋初始张拉力的增加,桥墩承载能力增加,但墩底混凝土破碎更严重;对于预制节段拼装预应力桥墩,建议当目标偏移率不超过4%时,预应力筋初始张拉力应小于其极限抗拉强度的50%,耗能钢筋配筋率小于1%。研究结果可为预制节段拼装预应力桥墩的抗震设计提供参考,促进其在强震地区的使用。     

在循环荷载下的节段拼装桥墩实体模型试验

目的提出采用耗能钢筋以提高环形截面装配式桥墩在循环荷载作用下屈服强度、极限强度及耗能能力的方法．方法采用ABAQUS有限元分析软件模拟无粘结预应力、普通纵筋、耗能钢筋和箍筋约束下的节段装配式桥墩,得到其力一位移滞回曲线、耗能曲线和黏滞阻尼比曲线．结果进行截面换算后的环形截面较矩形中空截面的节段装配式桥墩屈服强度和极限强度都略有提高,但耗能能力相差不大．耗能钢筋配筋率为0．75％时比0．5％时提高较多,而配筋率为1．0％与0．75％相比较提高不多．结论在一定范围之内增加耗能钢筋的配筋率可以显著提高节段装配式桥墩的屈服强度、极限强度和耗能能力．     

强震下钢筋混凝土Y型桥墩的抗震性能评估

为了研究城市高架桥墩的非线性动力行为特点,在有限元模拟的基础上,对典型的钢筋混凝土Y型桥墩抗震性能进行了评估.分别从桥墩截面性能和桥墩整体构件性能两个层次进行评估,结果表明,在桥墩截面抗震性能评估中得到了桥墩截面在不同轴压比下的弯矩-曲率曲线,推导出截面抗震性能评估公式,绘制了轴压比和曲率延性系数曲线;在桥墩构件抗震性能评估中分析了桥墩位移延性能力,并选取墩高和轴压比为控制变量对比分析了Y型桥墩构件的整体耗能特点.     

配置HTRB600E高强钢筋装配式圆形桥墩的抗震性能

为提高预制装配式桥墩水平抗弯承载力,提出墩身内配置HTRB600E高强钢筋的预制装配式圆形桥墩,设计制作基于灌浆套筒连接的配置HTRB600E高强钢筋预制装配式圆形桥墩试件。对试件进行拟静力试验,分析配置HTRB600E高强钢筋预制装配式圆形桥墩的破坏形态、承载能力、耗能能力、刚度退化和位移延性等抗震性能指标,并与配置HRB400E的预制装配式圆形桥墩试件相对比,研究HTRB600E高强钢筋对预制装配式圆形桥墩抗震性能的影响。研究结果表明：相较于配置HRB400E的预制装配式圆形桥墩,配置HTRB600E高强钢筋的预制装配式圆形桥墩水平抗弯承载力明显提高,墩身初始切线刚度有所增大,加载初期墩身抵抗变形能力有所增强,耗能能力提高明显,刚度退化速率有所减小。配置HTRB600E高强钢筋对预制装配式桥墩抗震性能产生积极影响,减少墩身塑性损伤,优化桥墩整体抗震性能。     

玻璃纤维筋增强混凝土梁抗弯承载力试验研究

根据5根玻璃纤维筋增强混凝土梁的抗弯承载力试验,得出截面应变符合平截面假定的结论,其破坏模式有受拉破坏和受压破坏两种,分别由玻璃纤维筋断裂和受压区混凝土压碎控制;由荷载-应变曲线和荷载-挠度曲线可以看出,玻璃纤维筋配筋率的增加,可以在一定程度上提高抗弯承载力和降低截面挠度,因此合理地控制玻璃纤维筋的配筋率是设计中必须考虑的重要因素之一.此外,玻璃纤维筋表面喷砂可有效地提高玻璃纤维筋与混凝土的粘结力,有助于应力的传递和重分布.     

不规则钢筋混凝土梁桥抗震性能评价N2方法

将非线性静力分析(Pushover)和非线性时程分析结合起来,给出了一个用于不规则钢筋混凝土梁桥抗震性能评价的N2方法(名称源于Fajfar).首先对多个代表性桥墩进行非线性静力分析,获得桥墩的"能力"曲线以及不同破损极限状态对应的墩顶位移.不同破损极限状态由钢筋和混凝土的应变以及桥墩截面抗剪能力共同定义,并可由墩底截面弯矩——曲率关系曲线转化为以墩顶位移的表述形式.再通过全桥模型的非线性时程分析获得各个桥墩的地震"需求"位移,最后通过二者比较来评价桥梁的抗震性能.给出了一个曲线连续梁桥计算实例,验证了方法的可行性.     

钢管混凝土组合桥墩抗震延性的定量计算

为利用截面设计参数定量计算钢管混凝土组合桥墩抗震延性,选择矩形桥墩作为研究对象,鉴于我国桥墩服役期工作轴压比一般处在0.1~0.4的现状,选择此区间作为研究范围,根据平截面假定、力的平衡和材料本构关系,分别建立了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。将截面极限曲率与屈服曲率之比即曲率延性系数作为评价指标,最终建立评价指标关于截面设计参数的解析公式。研究结果表明:利用推导的解析公式可以实现对钢管混凝土组合桥墩曲率延性系数的定量计算,结果可信;通过曲率延性系数的比较,证明在耗材相同的情况下,钢管混凝土组合桥墩比箍筋约束混凝土桥墩具有更好的抗震延性。     

中欧标准关于钢结构地震作用的对比

对比了中欧抗震标准中有关钢结构抗震设计的若干条文,包括抗震设防目标、场地分类、抗震设计反应谱及抗弯框架结构的设计地震作用。结果表明：在对场地条件以及地震作用的计算方法进行一定换算的基础上,对于D类场地下不超过50m的工字形截面抗弯框架结构,欧洲抗震标准中柱的设计地震作用基本上要高于GB50011—2010,梁的设计地震作用基本上要比GB50011—2010低10％～40％。     

抗震框架梁受拉钢筋最小配筋率的功能和取值

钢筋混凝土抗震框架梁的端部是保证结构抗震延性和塑性耗能能力的关键部位。本文以梁端截面的开裂弯矩与屈服弯矩的关系为基础，分析了梁端正、负弯矩受拉钢筋最小配筋率在保证框架抗震性能中的作用。通过与有关国家规范最小配筋率相应规定的对比，对我国修订后规范抗震框架梁受拉钢筋最小配筋率的取值方案进行了分析评价，并给出了进一步改进的建议。     

混凝土框架结构抗震加固设计若干问题的探讨

目前我国混凝土框架结构进行抗震加固设计时,尚缺少具体规范的指导,尤其在经过抗震加固后构件的刚度、受压区有效高度、配筋率等计算和截面尺寸、配筋率与轴压力比等应满足什么样的构造要求均没有明确的理论指导.故而,提出了结构抗震加固设计与现行《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》等相衔接的设计思路,并以此为切入点对这几个具体问题进行了探讨.     

应用碳纤维筋控制桥墩地震损伤方法初探

为了减轻地震损伤和提高桥梁损伤以后的恢复能力，提出了在塑性铰区域配置部分碳纤维筋的桥墩抗震设计概 念.用碳纤维筋替换部分纵向钢筋，利用碳纤维弹性模量与钢材相近而且强度高的材料特性来改善桥墩在强地震作用下损 伤以后的变形性能.以一实际桥墩为例，用截面分层法计算碳纤维含量对截面弯曲性能的影响，确认了配置少量碳纤维可 以提高纵向钢筋屈服以后的二次刚度结构特性.应用非线性地震响应分析方法，以不同强度和不同形式的地震波作为输入 条件，根据桥墩的残余变形、最大曲率响应和能量吸收量等方面的比较结果验证了碳纤维筋对减轻地震损伤的作用.分析 结果表明，如将普通纵筋的5%改配为碳纤维筋，在强地震荷载作用下桥墩残余位移以及最大曲率响应均小于普通钢筋混 凝土桥墩.     

双曲面球型减隔震支座在临河黄河特大桥上的应用

超长联大跨连续梁桥体型庞大、头重脚轻,在地震工况下,下部结构的强度要求和变形较大.传统的结构抗震设计方法是增大桥墩和基础的截面尺寸以及配筋量,不仅会增加下部结构造价,还会给施工带来一定的困难.结合临河黄河特大桥的抗震设计,研究双曲面球型摩擦摆隔震支座在桥梁抗震设计中的应用,并采用有限元计算程序SAP2000对该桥进行了抗震效果模拟.结果表明,采用双曲面球型减隔震支座与常规方案相比,可显著降低墩底内力,有效地解决了下部结构截面设计难以满足受力的技术难题,经济技术优势显著.     

钢筋混凝土桥墩基于性能的抗震设计研究

从基于性能的抗震设计理念出发,给出了桥梁结构的性能目标及各性能水准下的桥墩地震破损描述,明确并量化了桥墩的抗震性能目标及验算内容.给出了小震不坏及可控制中震损伤的验算方法,指出了大震时最大位移验算的不足,提出了桥墩大震时的验算指标应能同时考虑最大位移与累积损伤影响.引入滞回耗能标识累积损伤,采用能力谱法分析,给出地震损伤指数的计算与验算.最后通过算例详细介绍了基于性能的抗震设计方法与过程.     

桥梁墩柱抗震能力及影响因素对比研究

针对典型梁桥墩柱的抗震能力及其影响因素展开对比研究。根据材料非线性本构关系建立墩柱塑性铰区截面的弯矩-曲率关系, 分析轴压比、纵筋率、配箍率等对墩柱抗弯能力和延性的影响。基于AASHTO、CALTRANS、ATC-32、抗震细则等规范对墩柱的抗剪能力、塑性铰转动能力进行对比研究。结果表明:增大轴压比和纵筋率均可提高墩柱的抗弯能力, 但都会降低墩柱的延性; 提高配箍率可有效地增强墩柱的抗弯能力和延性, 但增幅随配箍率的提高而趋缓; 抗震细则中有关墩柱抗剪和转动能力的公式过于保守, 普遍远低于其他规范的计算值。       

钢筋混凝土梁抗震可靠度影响因素

目的研究钢筋混凝土梁抗震可靠度的影响因素,分析各因素对钢筋混凝土梁抗震可靠度计算的影响规律,为钢筋混凝土梁设计和加固提供参考．方法采用考虑变量随机分布的JC验算点法,对钢筋混凝土梁的抗弯和抗剪可靠度进行计算,统计可靠度随各因素的变化规律．结果梁抗弯可靠度随配筋率和应变速率的增大而增大,随荷载比的增大而减小．梁抗剪可靠度随应变率和剪力增大系数的增加而增加,随配箍率和荷载比的增大而减小．钢筋混凝土梁抗弯可靠度和抗剪可靠度随几何尺寸（宽、高、保护层厚度,箍筋间距）的变化有微小变化或无变化．结论梁抗弯可靠度受配筋率、荷载比以及应变速率的影响较大,受几何尺寸的影响很小;梁抗剪可靠度受配箍率、荷载比、应变速率及剪力增大系数取值的影响较大,不受几何尺寸的影响．     

钢筋混凝土柱式桥墩落石冲击分析方法

为研究落石冲击对钢筋混凝土(RC)桥墩安全性能的影响,建立一种考虑截面抗剪能力率相关性的RC柱式墩崩塌落石撞击损伤状态评价方法.首先,通过与钢筋混凝土梁落锤实验结果对比验证数值模拟方法可靠性,考虑桩基与土层相互作用建立了彻底关大桥下部结构落石撞击有限元模型.其次,以KC模型修正的Priestley公式描述混凝土动载抗剪强度,以剪力破坏参数定义截面损伤等级,分析墩柱截面不同撞击场景下的损伤状态.最后,进行混凝土抗压强度、墩柱截面面积、箍筋间距、墩柱长细比参数敏感性分析.结果表明:全局平均等效静力方法应用于落石撞击荷载静力简化存在缺陷,在高冲击强度场景下衰减段长持时使得等效静力偏低;引入墩柱截面抗剪能力率相关性能够更准确地描述落石冲击损伤状态;增大墩柱截面面积和提高箍筋配筋率能够有效地降低RC柱式桥墩落石撞击损伤.     

再生粗骨料混凝土梁抗弯性能研究

目的研究再生混凝土梁正截面受力变形性能和破坏特征与普通混凝土梁的差别.方法参照普通混凝土配合比设计方法配制再生粗骨料混凝土,对4组截面尺寸及配筋率相同,再生粗骨料取代率分别为0、5%、10%、15%的混凝土梁进行抗弯试验.结果再生混凝土梁正截面受力过程中,同样具有弹性、开裂、屈服和极限4个阶段;再生混凝土梁与普通混凝土梁的受弯破坏机理基本相同.在相同条件下,再生混凝土梁的开裂弯矩略小于普通混凝土梁,极限抗弯承载力接近于普通混凝土梁.结论采用现行《混凝土结构设计规范》公式计算再生粗骨料掺入量为5%~15%再生混凝土梁的极限弯矩、开裂弯矩、最大裂缝宽度依然是可行的,但挠度公式需进行调整,乘以1.20倍的系数.     

基于等效截面惯性矩的钢筋混凝土梁抗弯刚度计算方法

基于等效截面惯性矩概念,结合钢筋混凝土梁荷载-挠度曲线呈3阶段变化的特征,建立了钢筋混凝土梁在正截面开裂前和开裂后至纵向受拉钢筋屈服前的2阶段与作用弯矩相关的抗弯刚度计算公式.以纵向受拉钢筋配筋率和混凝土强度等级为变化参数,对12根钢筋混凝土梁进行受弯性能荷载试验.通过对比分析试验梁抗弯刚度的实测值与计算值,验证了所提计算方法的科学性和实用性.     

改进的双筋矩形截面梁配筋设计

对建筑工程中常见的现浇钢筋混凝土双筋矩形截面梁的配筋设计方法进行改进,考虑了抗震要求的承载力条件和不考虑抗震要求的承载力条件以及纵向受力钢筋最小配筋率等,得出的计算结果既满足构造要求,又避免了配筋结果需反复计算的缺点,使双筋梁的截面配筋设计步骤得到进一步简化。