地震作用下锈蚀钢筋混凝土圆形墩柱抗剪承载力研究

来源 :福州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ananluo2009
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滨海环境下的桥梁往往容易发生钢筋锈蚀。锈蚀导致混凝土开裂、箍筋截面减小以及强度降低的问题,势必影响桥墩的抗剪承载力,甚至会改变桥墩的破坏模式,威胁桥梁抗震安全性。为了揭示地震作用下锈蚀圆形墩柱抗剪性能随结构主要设计参数变化的影响规律,进而提出锈蚀钢筋混凝土圆形墩柱抗剪承载力的实用计算方法。本文通过锈蚀圆截面墩柱拟静力试验以及数值模拟参数分析,以锈蚀率、配箍率以及轴压比为影响因素展开研究。本文研究内容和成果如下:(1)基于正交试验设计方法,采用电化学加速锈蚀方法制作了9根锈蚀钢筋混凝土圆截面墩柱。对墩柱进行拟静力试验,9根锈蚀墩柱均发生剪切破坏。通过极差分析可知,影响锈蚀墩柱抗剪承载力的因素主次顺序为:轴压比,锈蚀率,配箍率;影响锈蚀墩柱滞回耗能的因素主次顺序为:配箍率,轴压比,锈蚀率。由因素水平趋势图可知,墩柱抗剪承载力和滞回耗能随着配箍率的提高而升高;墩柱的抗剪承载力和滞回耗能随着锈蚀率的升高而降低;轴压比的提高,使得墩柱抗剪承载力呈升高趋势,使得滞回耗能呈下降趋势。(2)引入锈蚀因素对Mander混凝土受压本构进行修正,考虑了锈蚀对钢筋强度和粘结行为的影响,建立锈蚀墩柱三维非线性数值模型。将数值分析模型的裂缝云图和滞回曲线与试验结果进行对比验证,结果表明:数值分析模型的裂缝云图能够较好模拟锈蚀墩柱的裂缝开展,且二者滞回曲线较为接近,能较好地预测墩柱的剪切型破坏。(3)采用全面试验法,建立96个三维非线性数值模型,对锈蚀墩柱进行参数分析。分析表明:随着箍筋锈蚀率从5%增加到30%,墩柱抗剪承载力的下降幅度为2%~11%;配箍率从0.3%增加到0.6%,墩柱抗剪承载力提高了6%~15%;在锈蚀情况下,轴压比从0.1上升到0.3,墩柱的抗剪承载力随之提高了11%~22%;轴压比超过0.3之后,锈蚀墩柱的抗剪承载力升高趋势不明显,低配箍率的墩柱抗剪承载力有下降趋势。(4)基于31根剪切破坏型RC柱抗剪承载力实测值与Caltrans、AASHTO、NZS3101、Eurocode8以及我国GB 50010-2010规范中的非塑性铰区抗剪承载力计算值进行比较分析。分析表明:GB 50010-2010模型与试验实测值吻合度较好。以GB 50010-2010模型为基础,通过对96个数值模型数据回归分析,引入锈蚀相关系数对箍筋分项进行修正,建立了具有95%保证率的地震作用下锈蚀钢筋混凝土圆形墩柱抗剪承载力实用计算方法。
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