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原文传递弯剪相互作用下钢筋混凝土桥墩抗震非线性数值分析模型

论文题名：	弯剪相互作用下钢筋混凝土桥墩抗震非线性数值分析模型
关键词：	桥梁抗震;钢筋混凝土桥墩;弯剪耦合作用;应变穿透效应;剪切效应
摘要：	钢筋混凝土桥墩在地震荷载作用下，遭受弯剪耦合作用而导致严重震害，发展此类构件抗震数值分析模型，是揭示桥梁地震破坏机理、认识桥梁抗震能力的前提和保证。本文在总结国内外历次大地震中钢筋混凝土桥墩震害及桥墩抗震数值模型研究进展的基础上，进一步发展了弯剪耦合作用下钢筋混凝土桥墩抗震非线性数值分析方法，基于OpenSees数值分析平台，建立了考虑弯曲效应、剪切效应和纵筋拔出效应的数值模型，通过对比试验结果，证明了模型的准确性，最后通过该模型，对不规则排架桥墩进行了抗震性能分析。本文主要工作和认识如下: 　　1.为了研究纵筋拔出对钢筋混凝土桥墩抗震性能的影响，基于OpenSees软件中的纤维梁柱单元和零长度截面单元，建立了弯曲破坏为主的钢筋混凝土桥墩抗震非线性数值分析模型，通过修正模型中零长度截面单元内的钢筋纤维和混凝土纤维的本构关系，以合理考虑试件弯曲与纵筋拔出变形的耦合作用，最终通过对Lehman完成的试件滞回曲线、各变形成分的模拟分析，验证了模型的准确性，为合理评估弯曲破坏桥墩抗震能力提供了依据。　　2.搜集整理了36个以弯剪破坏和剪切破坏为主的，且截面为圆形的钢筋混凝土桥墩抗震拟静力试验数据，基于OpenSees数值分析平台并结合试验获得的滞回曲线，进行了目标位移下的循环Pushover推覆分析，从而分离了桥墩发生剪切破坏时塑性铰区墩底转角，并通过多元线性回归分析的方法，建立了圆形截面桥墩发生剪切破坏时墩底转角计算公式。最后通过OpenSees数值分析平台建立了考虑桥墩弯-剪-轴力耦合效应的数值分析模型，以12个剪切效应控制的圆形截面桥墩拟静力试验结果为依据，对数值模型的准确性进行了验证。　　3.在完成的拟静力试验基础上，基于OpenSees分析平台建立了无粘结预应力钢筋混凝土桥墩抗震数值分析模型，采用非线性纤维梁柱单元模拟桥墩的弯曲变形，采用修正的压力场理论计算试件剪切变形并通过剪切弹簧模拟，通过零长度转动弹簧模拟纵筋拔出变形，三者共同考虑试件在地震下的弯-剪-轴力耦合作用。将模拟得到的试件滞回曲线、骨架曲线、预应力筋应力和残余位移等与试验结果进行了对比，同时将模拟得到的墩顶弯曲变形、纵筋拔出变形和剪切变形进行了分离。结果表明该模型可对竖向配置无粘结预应力筋钢筋混凝土桥墩的抗震性能进行准确的模拟分析。　　4.以云南省大理-丽江高速公路水东瓜山2号大桥工程为背景，从工程实践应用角度（不考虑剪切效应）和基于前述数值模型角度（考虑剪切效应），基于OpenSees分析平台，建立了不规则排架桥墩的数值分析模型，进行了抗震性能分析和非线性静力分析，研究了排架桥墩墩柱中轴压比变化情况、荷载-位移关系、以及桥墩塑性铰形成时刻等。为此类桥墩抗震性能评估提供工程可接受与精细化分析手段。
作者：	陈灿
专业：	结构工程
导师：	司炳君
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文