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多塑性区混凝土桥墩形成机制及抗震性能研究
| 论文题名： | 多塑性区混凝土桥墩形成机制及抗震性能研究 |
| 关键词： | 混凝土桥墩;多塑性区;形成机制;抗震性能 |
| 摘要： | 在延性抗震设计理念中，工程结构的抗震性能取决于延性构件的塑性变形能力，而混凝土桥墩常被作为桥梁结构的延性构件，增强其塑性变形能力对提高桥梁的抗震性能有重大意义。本文基于多塑性区抗震设计理念，通过在桥墩中梯级配置FRP筋，使墩身的承载能力呈现出同外力分布相适配的梯级分布状态，让其在地震作用下产生多个塑性铰，进而提升桥墩的塑性变形能力。本文针对多塑性区桥墩的形成机制与抗震性能进行了以下研究： 首先，采用单向推覆试验对梯级配筋方式、高度和数量不相同的梯级FRP筋混凝土桥墩和普通钢筋混凝土桥墩模型进行对比分析，评估多塑性区桥墩的延性变形能力，并求出各试件中不同梯级的屈服弯矩与极限抗弯承载力，通过试件的受力情况与抗弯能力之间的关系，揭示多塑性区的形成机制。 其次，将多塑性区抗震设计理念用于实例桥梁的桥墩中，通过OpenSees有限元程序进行滞回行为数值模拟，对比不同塑性区数量下多塑性区桥墩和普通钢筋混凝土桥墩的滞回曲线、骨架曲线、延性性能、耗能性能和刚度退化曲线，研究多塑性区对桥墩滞回性能的影响。 最后，采用增量动力时程分析（IDA）方法，探讨多塑性区桥墩的地震响应规律，并对桥梁结构进行易损性分析，研究多塑性区对桥梁结构地震风险的影响。 研究结果表明：多塑性区可以大幅提高桥墩塑性变形能力；各梯级所受外力弯矩介于其屈服抗弯承载力与极限抗弯承载力之间，使桥墩的抗弯能力分布和外弯矩分布相适配是多塑性区形成的决定条件；FRP筋可以使墩身截面获得较大的屈服后抗弯承载力增量，是构件形成多塑性区破坏的关键；桥墩中各塑性区的发展程度、最终破坏位置和破 坏模式可以通过调整梯级长度和配筋参数来控制；相比单塑性区桥墩，多塑性区桥墩可以在确保承载能力的前提下，使桥墩的滞回特性得到明显改善，且桥墩抗震性能与塑性区数量正相关；多塑性区桥墩可以有效降低桥梁在地震中的响应，明显降低桥梁的地震风险；在损伤程度较重时，塑性区数量对桥墩地震风险的改善较为显著，而且塑性区数量越多，桥梁地震损伤风险越低。 |
| 作者： | 杨思远 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 邓江东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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