考虑非线性剪切效应的RC桥墩抗震分析模型

剪跨比较小或配箍不足的钢筋混凝土桥墩易发生剪切破坏,而现有的纤维单元模型忽略了剪切变形,不能合理评估弯剪或剪切破坏桥墩的抗震能力。为有效模拟剪切作用影响下钢筋混凝土桥墩的抗震性能,以36个剪切及弯剪破坏圆形截面钢筋混凝土桥墩抗震拟静力试验结果为依据,建立了墩柱剪切破坏时墩底转角的计算公式。利用Open Sees分析平台,建立了基于非线性纤维梁柱单元和零长度剪切弹簧单元的数值分析模型,以此来考虑弯曲和剪切效应的耦合作用。以数值模型中墩底转角来监测试件剪切破坏的发生,剪切破坏发生前模型以纤维梁柱单元模拟的弯曲变形为主;此后,桥墩地震反应以剪切弹簧单元控制,以模拟试件由于剪切破坏导致的强度和刚度退化等行为。通过对12个剪切及弯剪破坏圆形截面桥墩抗震拟静力试验的模拟结果表明,模拟的滞回曲线与试验结果吻合较好,并且能很好地模拟钢筋混凝土结构由于剪切作用引起的刚度与强度的退化现象,验证了模型的合理性。

钢筋混凝土墩柱弯剪数值模型对比研究

为探究弯剪和剪切破坏墩柱的抗震性能及反映墩柱弯剪破坏机制的数值分析模型,依据弯剪及剪切破坏墩柱的拟静力试验结果,考虑剪跨比和截面配箍率对墩柱抗剪及延性变形能力的影响,提出了剪切破坏时墩柱塑性铰区转角的计算公式,并与Leborgne公式及Ghannoum公式进行了比较;基于OpenSees数值分析平台,从截面层次和单元层次分别建立了考虑弹性剪切效应及弯剪耦合效应的两种精细化分析模型,以PEER数据库中试验墩柱结果进行了数值分析模型验证。结果表明:所提公式能更精确地监测墩柱剪切破坏发生时刻,考虑弯剪耦合效应的数值模型能较好地模拟钢筋混凝土墩柱抗剪强度、刚度退化及捏拢现象,与试验结果吻合较好;考虑弹性剪切效应的数值模型不能较好地体现剪切失效与刚度退化。

特征参数对高速铁路桥墩抗剪性能的影响研究

为了研究特征参数对高铁桥墩抗剪性能的影响特征及规律,以PEER数据库中墩柱为原型,基于OpenSEES平台分别建立了考虑弯剪耦合效应和弹性剪切效应的精细化墩柱模型.经对比验证发现:对于可能发生脆性破坏的墩柱,墩柱的弯剪耦合效应对模拟结果有决定性影响.以京沪高铁某连续梁桥桥墩为对象,建立考虑弯剪耦合效应的精细化分析模型,分析了特征参数对高铁桥墩抗剪性能的影响,结果表明:纵筋率对高铁桥墩抗剪承载力的影响最大,剪跨比次之,轴压比的影响最小;纵筋率的增大使桥墩抗剪承载力最大增加了292%,延性水平降低;随着轴压比的提高,桥墩抗剪承载力有所增大,最高增幅为50%;增大剪跨比可显著提高桥墩延性,但会使抗剪承载力显著降低.