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强震作用下,钢筋混凝土桥墩由于出现塑性变形和内部累计损伤而产生较强的非线性响应。持续时间较长的地震作用易引发具有刚度和强度退化特性的钢筋混凝土桥墩构件产生疲劳损伤,使得轻度或中度损伤的桥梁在后续余震作用下逐渐发展成重度破坏,进而无法服役或进行修复。因此探讨长持时地震动下钢筋混凝土桥墩的震害机理,对准确把握桥梁抗震性能具有重要意义。本文主要开展工作和结论如下:(1)数值模拟是研究钢筋混凝土桥墩在长持时地震动下地震反应的重要依据。基于有限元软件OpenSees建立了考虑累积损伤的钢筋混凝土桥墩抗震数值分析模型,以Kunnath等完成的桥墩累积损伤拟静力试验和加州大学圣地亚哥分校(UCSD)完成的足尺桥墩振动台试验结果为依据,模拟了钢筋混凝土桥墩在不同加载模式下累积损伤引起的强度和刚度退化现象。结果表明,基于Mander箍筋约束模型的混凝土材料和Reinforcing Steel钢筋材料本构的纤维截面模型,可以较为准确的模拟钢筋混凝土桥墩的累积损伤。(2)为探讨地震动持时对桥墩非线性地震响应的影响,选用显著持时D_s=5-95%作为分析时的持时指标参数,基于谱匹配方法消除地震动频谱、幅值的影响,得到了频谱和幅值最为接近但具有不同持时的地震动记录并输入桥墩模型进行地震反应分析。结果表明,长持时地震动显著增加了钢筋混凝土桥墩墩顶的峰值位移和残余位移,其得到的RC桥墩墩顶最大位移角约为短持时地震动作用下墩顶最大位移角的2倍,残余位移角是短持时地震动作用下残余位移角的4.5~7.2倍。桥墩在长持时地震动作用下的损伤程度明显大于频谱等效的短持时地震动下的损伤程度,地震动持续时间影响了桥梁墩柱的抗震性能,增加了结构的倒塌概率。(3)为研究桩-土-上部结构相互作用(Pile Soil Superstructure Interaction,PSSI)下钢筋混凝土桥墩及桩基抗震性能,建立了考虑PSSI的桩柱式桥墩抗震数值分析模型和对比模型,分析了砂土地基下桥墩非线性响应的影响规律,对墩顶残余变形的发生机理进行了讨论。分析结果得到在0.4g近断层地震动下,考虑PSSI时模拟得到的桩柱式桥墩墩顶最大位移角为墩底固结模型的1.6~1.9倍,残余位移角约为墩底固结模型的1.1~2.0倍。考虑桩-土相互作用时得到的墩顶峰值位移和残余位移明显增大,即桩-土之间的非线性反应是引起桥墩变形的重要原因。桥墩墩顶和桩顶残余位移值与砂土地基相对密实度成反比,且砂土地基相对密实度的增加会增强土体约束作用,增大桩身的曲率延性系数。