UHPC-RC节段组合梁的抗弯性能分析

为研究低预应力度条件下,不同节段接缝的超高性能混凝土-钢筋混凝土(ultra-high performance concrete-reinforced concrete,UHPC-RC)组合梁的抗弯性能,文章基于ABAQUS有限元软件,建立UHPC-RC节段组合梁的基准有限元模型,并利用已有的试验数据验证该模型的合理性。节段接缝分别为平面干接缝、平面胶接缝、齿键干接缝和齿键胶接缝,在基准有限元模型的基础上,进一步研究节段接缝类型对组合梁抗弯性能的影响。研究发现,在四点受弯加载方式下,接缝的几何特征(平面或齿键)对组合梁的极限荷载和开裂荷载影响较小,环氧树脂胶的使用对组合梁的抗弯性能影响较大。

BFRP模壳不排水加固RC墩柱恢复力模型

为研究玄武岩纤维增强聚合物(basalt fiber reinforced polymer, BFRP)模壳不排水加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)墩柱抗震恢复力模型,在拟静力试验基础上,采用OpenSees有限元软件对模壳加固墩柱进行数值分析,主要研究参数为填充层混凝土强度、模壳厚度、加固高度、轴压比。研究表明:填充层混凝土强度等级越高,墩柱抗震性能有所增强,但C40以上的填充层混凝土强度等级墩柱的抗震性能较为接近;模壳加固厚度较大墩柱的抗震性能优于厚度较小墩柱;当模壳加固高度较高时,墩柱的抗震性能较好,当加固高度大于2~3倍原墩柱塑性铰高度时,抗震性能提升效果趋于稳定;轴压比越大,墩柱的刚度退化较快,不利延性发展。后通过数据回归分析,建立了BFRP模壳加固RC墩柱恢复力模型,对比可知,恢复力模型与试验曲线拟合较好,能有效反映加固墩柱的滞回性能,可为此类结构的抗震性能分析提供参考。

近断层强震作用下城市组合钢板梁桥RC桥墩震后可修复性研究

为研究近断层地震动作用下城市组合钢板梁桥钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)桥墩的震后可修复性,以8度区、Ⅲ类场地的城市组合钢板梁桥为背景,分析在E2水平近断层地震动作用下RC桥墩的残余位移比。采用正交试验设计方法,按现行规范试设计25座典型三跨连续城市组合钢板梁桥样本,采用验证后的有限元建模方法建立全桥动力模型,分析跨径、桥宽和桥墩长细比对RC桥墩残余位移比的影响。并以样本中某3×35 m三跨连续组合钢板梁桥为研究对象,进行有限元模型参数分析,研究RC桥墩设计参数(轴压比、长细比、纵筋配筋率和体积配箍率)对残余位移比的影响。结果表明:组合钢板梁桥跨径、桥宽和桥墩长细比均对RC桥墩残余位移比有明显影响;RC桥墩残余位移比与轴压比和长细比成正比关系,而与纵筋配筋率和箍筋体积配箍率成反比关系;为提高城市组合钢板梁桥在近断层地震动作用下桥墩的可修复性,建议RC桥墩轴压比不超过10%,长细比不超过8,纵筋配筋率取1.5%~2.0%,箍筋体积配箍率取0.6%~1.2%。

近地端水平冲击作用下RC桥墩的动力响应试验研究

为了研究钢筋混凝土(RC)桥墩在近地端水平冲击作用下的动力响应,采用水平撞击试验设备,对3根圆形截面RC桥墩进行了试验研究。本试验以撞击速度为研究变量,得到了桥墩的撞击力时程曲线、位移时程曲线、变形曲线和最终损伤状态。试验结果表明:桥墩在1.70 m/s、2.68 m/s和3.32 m/s三种撞击速度下呈现出轻微损伤、中等损伤和严重损伤三种破坏形态,桥墩的破坏模式为撞击部位与墩底之间的局部剪切破坏,撞击速度对桥墩冲击动力响应和破坏机制有显著影响。本试验可以为车辆撞击桥墩问题的有限元数值模拟提供数据支撑。

钢筋混凝土薄壁空心高墩塑性铰长度计算方法

针对我国现行抗震设计规范尚未明确给出钢筋混凝土(RC)薄壁空心高墩塑性铰长度计算方法的问题,首先收集整理了既有RC桥墩塑性铰长度计算方法以及试验数据,分析影响塑性铰计算长度的主要因素;同时对实际桥梁工程采用的RC薄壁空心墩构造参数进行统计归纳.在验证有限元建模方法准确性后,采用ABAQUS软件建立了高度为40~120 m的8种典型RC薄壁空心高墩的精细化有限元模型,并开展非线性推覆分析,得到不同高度桥墩的等效塑性铰长度.最后讨论不同塑性铰长度计算方法的适用性,发现Eurocode 8规范的计算公式精度最高,可用于计算RC薄壁空心高墩的塑性铰长度.

采用预应力筋进行RC桥墩地震损伤控制的试验研究

为评价采用预应力筋进行钢筋混凝土桥墩地震损伤控制的有效性,设计6个竖向配置无粘结预应力筋和1个无预应力筋的钢筋混凝土桥墩试件,并分别进行了固定轴力下的拟静力加载试验。详细对比各试件的抗震性能并重点关注试件混凝土开裂和残余位移等地震损伤情况。结果表明,在桥墩试件中配置竖向预应力筋可有效减少其裂缝宽度和残余位移,提高试件的承载力和抗弯刚度,但在一定程度上降低了试件的耗能能力;确保预应力筋不拉断或松弛是桥墩地震损伤控制设计的关键;增加预应力筋初始应力,可减少桥墩的裂缝宽度,减少试件的延性和耗能能力,但对试件的残余位移和刚度退化影响不明显;改变预应力筋的位置对桥墩裂缝宽度、残余位移、延性及耗能能力、刚度退化等均未产生明显影响。

基于RC桥梁墩柱的地震损伤模型比较分析

随着基于性能抗震设计理论的发展,地震损伤指标在建立性能目标量化准则和加固决策方面受到重视。地震损伤模型的建立以及验证大多是以建筑结构为基础,鲜有以桥梁结构,更少针对桥梁结构对各种典型滞回模型进行比较总结。本文以钢筋混凝土桥墩为研究对象,对8个典型的地震损伤模型进行了对比分析研究。研究表明,不同损伤模型确定的损伤指数差异较大,损伤指数发展趋势与实际试验中破坏程度不能很好对应;Park&Ang模型与试验符合较好;刘伯权模型考虑了低周疲劳效应概念简单、应用方便。

基于阻尼特性的RC简支梁桥损伤识别分析及试验研究

基于频率和振型等基本动力参数的损伤识别方法存在不足,准确性和适用性有待改进。提出将阻尼作为损伤识别的指标,探究阻尼与结构损伤之间的关系。论述阻尼与结构裂缝的数量和宽度及损伤演变的关系。通过对一跨简支T梁桥试验,采用自由振动法求阻尼比,获得了不同损伤等级损伤演变下的阻尼比。结果表明阻尼比随着损伤等级的增加呈现先增大后减小的变化过程,且正负位移对应的阻尼比的差值也具有先增大后减小的演化规律。阻尼比变化率大的位置,损伤程度大,可以利用阻尼比变化率实现基本损伤定位。与频率和振型相比,阻尼比更丰富敏感,可以作为钢筋混凝土桥梁的损伤识别指标,其拐点可以作为结构加固及维修的预警阈值。

弯扭复合作用下RC圆形桥墩滞后性能及模型研究

多维地震作用下,斜交桥和曲线桥梁等非规则桥梁的钢筋混凝土(RC)桥墩受到轴压、弯曲、剪切和扭转复合作用,特别是在扭转作用,引起非规则桥梁RC桥墩弯剪失效,从而影响桥梁结构的抗震性能。为了阐明弯曲和扭转耦合作用对RC圆形桥墩滞后性能的影响,对扭弯比不同的12个RC圆形桥墩进行循环试验研究,评价弯扭相互作用对RC桥墩抗弯性能和抗扭性能的影响,并基于试件的破坏特征以及力和位移关系等试验结果,建立能够预测弯扭相互作用下RC桥墩滞后性能的恢复力模型。结果表明,弯扭相互作用降低了RC桥墩的抗弯和抗扭承载力,桥墩的变形特征和失效模式发生了改变,损伤破坏区域要高于弯曲塑性铰长度区域。提出的考虑扭弯比影响的RC桥墩的弯曲恢复力模型和扭转恢复力模型,可以较好预测弯扭相互作用下RC圆形桥墩的滞回性能。

基于MARC的钢筋混凝土桥墩非线性有限元分析

在一组钢筋混凝土桥墩试验的基础上,采用有限元通用程序MSC.MARC进行了试验的模拟分析。在钢筋混凝土非线性有限元分析中通过采用不同的参数,实现了对试验结果的良好模拟,提出一些有关重要参数选取的建议,可供相似问题的钢筋混凝土有限元分析参考。

氯离子侵蚀效应对RC桥墩抗震性能的影响

为研究混凝土桥梁结构在服役期内由于环境氯离子侵蚀效应引起钢筋、混凝土锈蚀退化等导致结构抗震性能退化的规律,以某多跨钢筋混凝土连续梁桥为例,采用OpenSees软件建立非线性动力分析模型,根据已有研究成果并基于概率方法研究了墩柱截面主筋和箍筋锈蚀的开始时间和锈蚀率大小,进而建立了钢筋的直径及屈服强度退化模型;针对考虑纵筋锈蚀、考虑箍筋锈蚀、同时考虑纵筋和箍筋锈蚀3种情况,分别分析了材料退化对桥墩抗震性能的影响。结果表明:同等条件下箍筋锈蚀比纵筋锈蚀更早;随着时间的推移,氯离子侵蚀效应会导致桥墩抗震能力下降,结构的抗震需求明显增加;与以往只考虑纵筋锈蚀的情况相比,同时考虑箍筋和纵筋锈蚀时桥墩抗震性能退化更严重。

局部采用PVA-ECC的铁路重力式桥墩抗震性能研究

为探究通过在桥墩墩底局部采用聚乙烯醇纤维增强混凝土(PVA-ECC)来提高铁路重力式桥墩的抗震性能的可行性,设计并制作2个配筋率为1%的桥墩缩尺模型,其中1个桥墩模型在墩底局部采用300 mm高度的PVA-ECC材料,另外1个普通混凝土桥墩模型为对比模型。通过对桥墩模型进行低周往复荷载试验,研究桥墩的破坏形态,并分析对比桥墩模型的滞回曲线、骨架曲线、累积耗能能力、位移延性以及刚度退化规律等抗震性能指标。研究结果表明:在桥墩墩底局部采用PVA-ECC材料,桥墩模型的承载能力、累积耗能能力、刚度以及位移延性系数均得到一定程度提高。研究结果验证了墩底局部采用PVA-ECC材料能够有效提高桥墩的抗震性能。

碳纤维薄板增强RC梁界面温度应力理论分析

以碳纤维薄板(CFL)为研究对象,考虑了增强钢筋混凝土(RC)梁和CFL薄板的剪切变形,并着重研究了温度变化对界面应力的影响,推导出在温度变化和力载荷作用下CFL增强RC梁界面应力分布公式。温度变化引起的界面应力分布为:在界面两端出现高应力集中,端部的应力值最大,应力在端部附近迅速下降到一个稳定值。在△T=50℃;q=50 kN/m的载荷水平下,温度变化产生的最大剪应力为1.7 MPa,最大正应力为1.3 MPa,均布载荷作用下产生的最大剪应力为0.8 MPa,最大正应力为0.7 MPa。在对碳纤维薄板(CFL)增强钢筋混凝土(RC)梁进行设计时考虑温度应力的影响是十分必要的。

既有箱梁移至邻近新建高铁线条件下帮宽桥墩受力分析

论文以既有箱梁移至邻近新建高铁线条件下的帮宽桥墩为研究对象,介绍了墩身帮宽方法、施工工艺及界面植筋情况,建立了帮宽桥墩有限元模型,对比研究了墩身帮宽前后的受力特性。结果表明:墩身帮宽前后的最大主拉应力分别为 0.17 MPa、1.06 MPa,均小于 C35 混凝土的轴心抗拉强度标准值 2.20 MPa,墩身受力性能较好;墩高约 2.2~7.7 m 范围内,接缝面法向正应力由帮宽前的受压转变为帮宽后的受拉,但数值较小;墩身帮宽后接缝面的切向剪应力绝对值较墩身帮宽前的小,接缝面受力状态较为理想;墩身处于弹性阶段,工作性能良好。

基于概率的圆形RC桥墩性能指标量化分析

为了实现桥梁结构基于性能抗震设计,需要给出RC桥墩各等级性能水平下墩顶侧移率限值的量化定义。将RC桥墩抗震性能水平按完好无损、轻微损伤、中等损伤和严重损伤等损伤状态划分为四个等级。建立了RC桥墩各等级性能水平下墩顶侧移率计算公式,基于搜集到的74个圆形RC桥墩拟静力试验结果,通过多元回归分析,得到计算公式中轴压比、剪跨比和配箍特征值的相应系数。考虑计算公式中认知不确定性,采用K-S方法,对各等级性能水平下墩顶侧移率概率分布模型进行分析,结果表明,在5%重要性水平下概率分布模型服从对数正态分布。

GFRP约束RC桥梁短柱抗震性研究

本文主要对GFRP加固已建的不能满足现有规范抗震规范设计要求的桥梁短柱进行试验研究。试验证明:用GFRP加固现有的剪切桥柱是及其有效的,能够大大地提高其变形性能和那里耗散能力。

基于“投资-效益”准则的RC桥墩全寿命总费用

基于性能的抗震设计于20世纪90年代兴起以来,目前在土木建筑方面的文献较多,但是关于桥梁的研究成果较少。采用五级钢筋混凝土桥墩结构性能水平,以钢筋混凝土桥墩墩顶位移角为量化指标,建立了钢筋混凝土桥墩性能水平与钢筋混凝土桥墩位移角限值之间一一对应的关系。将地震危险性分析与最优设防烈度结合起来,建立基于投资-效益准则的RC桥墩全寿命总造价计算的通用框架。

辅助墩加固公路空心板简支梁的应用

针对空心板梁端头裂缝导致的梁体抗剪强度降低,以某高速公路桥简支梁其中一跨为例,介绍了辅助墩加固的结构形式和施工方法,并对加固后的空心板梁裂缝进行了持续监测。结果表明:辅助墩加固空心板简支梁可有效限制梁的裂缝发展,提高桥梁上部结构的承载能力。加固后,应对辅助墩定期进行维护保养,避免因支座脱空而导致加固系统失效。

钢筋混凝土桥墩剪切破坏滞回性能模拟研究

文章以具有明显剪切及弯剪破坏特征的墩柱试件为研究案例,建立3种剪切模型对应的试件模型,通过循环往复加载,对比分析了各试件在3种模型模拟下的滞回特性。研究结果表明:Elwood模型虽然基于大量的悬臂墩试验建立,但在模拟双柱墩上仍有待改进;LeBorgne模型在模拟双柱式桥墩时较合理;改进的IMK模型参数定义较为灵活,但参数设置主观性较强,且由于采用弹性梁单元模拟,不能合理地反映塑性沿墩柱长度方向的发展情况。

不同循环次数下RC桥墩抗震性能试验研究

通过轴压比为0.05和0.15的8个钢筋混凝土(RC)桥墩拟静力试验,研究不同荷载循环次数(同一位移幅值下分别循环3,10,20次)对RC桥墩的抗震性能影响.结果表明:循环往复荷载作用下试件破坏形态为弯剪破坏,主要破坏特征为混凝土斜向明显开裂、纵筋屈曲及箍筋断裂,滞回曲线有明显捏缩;随轴压比从0.05增大到0.15,RC桥墩的屈服荷载和极限荷载增大约50%,而极限位移明显减小,位移延性系数减小约30%;不同轴压比条件下,循环加载次数对试件抗震性能均有影响,在试件达到峰值荷载之前,循环加载次数对其承载能力和变形性能影响较小,而峰值荷载之后影响较大,变形能力明显降低,循环次数的增加会加重试件的累积损伤程度,进而削弱其抗震性能,尤其会在较大程度上降低其延性性能和耗能能力.