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氯盐侵蚀下RC桥墩抗震性能研究
| 论文题名： | 氯盐侵蚀下RC桥墩抗震性能研究 |
| 关键词： | 桥墩;氯盐侵蚀;数值模拟;抗震性能;钢筋混凝土 |
| 摘要： | 桥梁作为交通生命线的枢纽工程，在日常生活以及震后救灾中发挥着重要作用，但近海桥梁因为遭受氯离子的侵蚀效应，材料性能不断退化，桥墩作为桥梁的主要承重构件，其在氯离子侵蚀下的抗震性能尤其受到关注。本文以遭受氯盐侵蚀的钢筋混凝土桥墩为研究对象，通过理论分析手段，研究了不同服役寿命下钢筋混凝土桥墩的抗震性能退化规律。主要内容及认识如下： 1.整理前人研究成果，归纳了海洋环境下氯离子的腐蚀效应，总结了氯离子的侵蚀方式、侵蚀机理以及钢筋混凝土在氯离子侵蚀下的材料性能退化机理，结合Fick第二定律氯离子腐蚀作用模型，计算了不同腐蚀程度下钢筋的屈服强度和直径，以及混凝土材料的强度。 2.目前的部分研究成果仅考虑了纵筋的锈蚀，但是在实际的氯盐侵蚀环境下，箍筋由于更早被锈蚀且锈蚀时间更长，其锈蚀程度会比纵筋更为严重，导致桥墩抗剪承载力降低，有发生剪切破坏的风险。本文基于OpenSees平台，基于Leborgne提出的模拟剪切强度退化的数值分析模型，通过计算剪切破坏时墩底塑性铰区域的转角监测剪切破坏发生时刻，结合氯离子腐蚀作用模型建立了氯盐侵蚀下的桥墩弯剪数值分析模型，并通过现有的腐蚀钢筋混凝土墩柱拟静力试验结果验证了模型的准确性。进而改进了现有部分研究成果中仅考虑纵筋锈蚀、而忽略实际氯盐侵蚀环境下比纵筋锈蚀程度更严重的箍筋破坏导致桥墩抗剪承载力降低，进而发生剪切破坏的风险的评估方法。 3.对钢筋混凝土桥墩的破坏模式进行了总结，介绍了常用的几种破坏模式判断方法。以北方某港口大桥为实际工程背景，根据桥墩抗弯与抗剪承载力曲线的对比，对剪跨比1.0、剪跨比2.0的算例桥墩服役期间不同腐蚀阶段的破坏模式进行初步判断，再建立桥墩弯剪数值分析模型，采用拟静力分析方法对剪跨比1.0、2.0的算例桥墩服役期间不同腐蚀阶段的破坏模式进行进一步的更为准确的判断。 4.以北方某港口大桥为实际工程背景，建立其氯盐侵蚀下的桥墩弯剪数值分析模型建立，选取7条近断层地震动进行动力时程分析，获取了墩顶最大位移角、纵筋最大应变等指标。研究表明：在氯离子的腐蚀作用的影响下，最大墩顶位移角纵筋最大应变、墩柱截面曲率延性系数呈现增大趋势。 通过以上分析可以得出，近海桥梁桥墩随着氯离子侵蚀作用的进行，桥墩的抗震性能退化，因此在近海桥梁的设计过程中应当充分考虑氯盐侵蚀的作用。 |
| 作者： | 张涵旖 |
| 专业： | 资源与环境 |
| 导师： | 孙治国;刘红彪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 防灾科技学院 |
| 学位年度： | 2023 |
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