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低周反复荷载下配置HRBF500级钢筋高铁桩头累积损伤研究
| 论文题名： | 低周反复荷载下配置HRBF500级钢筋高铁桩头累积损伤研究 |
| 关键词： | 铁路桥梁;HRBF500级钢筋;桩头模型;有限元分析;理论分析;累积损伤性能 |
| 摘要： | 桩基础作为铁路桥梁主要的基础形式被广泛应用于高速铁路建设中。高桩承台基础具有一段自由长度，其周围没有侧向约束，容易成为桥梁基础发生震害的易损部位，需做重点研究。HRBF500级高强钢筋既具有高强度、高延伸率，同时兼有良好的塑性和韧性，具有明显的经济效益和社会效益。目前关于地震作用下配置HRBF500细晶粒钢筋桩头构件的累积损伤性能研究，国内外学者罕有涉及。 基于此，本文结合课题组前期桩头构件的试验，采用有限元模拟和理论分析相结合的方法对HRBF500级钢筋高桩承台桩头的累积损伤性能展开研究。主要研究内容如下: (1)采用ABAQUS非线性有限元软件对配置HRBF500钢筋混凝土桩头试验进行有限元模拟，对比分析了荷载-位移曲线、骨架曲线等，计算结果与试验结果符合较好。在此基础上，通过改变桩头模型配置参数，并对各有限元模型进行标准变幅加载，研究了桩头模型在标准变幅加载情况下的累积损伤性能。主要研究了配筋率、配箍率、混凝土强度、轴压比、纵筋强度等不同参数对模型的骨架曲线、塑性铰区纵筋应力应变、混凝土损伤发展情况的影响，并采用能量等效法求出各模型的承载力特征值和延性特征值。 (2)研究了各有限元模型在等位移幅值加载情况下的累积损伤性能，主要研究了不同桩身参数下模型的滞回性能、刚度退化、耗能能力等。提出了基于塑性应变能密度理论和受压构件非弹性屈曲理论的低周疲劳寿命理论模型。根据上述理论模型和等幅加载有限元分析结果，通过matlab编制相应程序对桩头模型低周疲劳寿命进行估算。 (3)根据上述有限元分析结果，并基于经典Park-Ang双参数损伤模型，通过参数化回归分析规格化滞回耗能与规格化侧移比之间的函数关系，建立了可用于500MPa级钢筋桩头构件的修正损伤模型，并用修正的损伤模型对试验构件损伤演化的全过程进行描述和评价。通过修正损伤模型的试验验证分析，给出了HRBF500级钢筋桩头构件的损伤指标的评价准则，为该类型桩头构件的研究应用奠定了重要基础。 (4)在总结本文的基础上，给出了桩头构件相应的设计建议并对桩头构件未来的研究方向及尚待解决的问题进行了阐述。 |
| 作者： | 孙小清 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 梁书亭;朱筱俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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