钢筋锈蚀对混凝土桥墩抗震能力影响的研究

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文钢筋锈蚀对混凝土桥墩抗震能力影响的研究StudyonEffectofSteelCorrosiononSeismicCapacityofConcreteBridgePiers培养单位：土木工程学院专业领域：建筑与土木工程学生姓名：张伟校内导师：王军文教授校外导师：王京芳教授级高工二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包

2、含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵

3、守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要桥墩是桥梁结构的重要组成部分，多以钢筋混凝土为建设材料，由于混凝土本身抗裂性能差，桥墩在服役期间往往难以避免钢筋锈蚀的困扰。而我国又是地震活动最为强烈的国家之一，处于震区的钢筋锈蚀混凝土桥墩还要经受地震的考验，因此有必要开展钢筋锈蚀桥墩抗震能力的研究。本文以单柱式桥墩为研究对象，开展了钢筋锈蚀对混凝土桥墩抗震能力影响的研究，主要包括以下几个方面的研究工作：(1)在查阅大量相关文献的基础上，研究了钢筋锈蚀混凝土结构的考虑办法，提出了钢筋锈蚀混凝土桥墩数值模型的建立方法

4、，并通过对已有的钢筋锈蚀墩柱往复荷载试验进行模拟，验证了该方法的可靠性。(2)利用Pushover法，对仅纵筋锈蚀、仅箍筋锈蚀和纵、箍筋均锈蚀桥墩的抗震能力进行研究，研究结果表明：纵筋锈蚀主要影响桥墩的极限承载力，箍筋锈蚀主要影响桥墩的位移延性，纵、箍筋均锈蚀桥墩的极限承载力和位移延性系数均随钢筋锈蚀率增加而降低，其中极限承载力的下降尤为明显，相应于50%锈蚀率的桥墩极限承载力下降幅度高达38.9%。(3)对纵、箍筋均锈蚀桥墩在7度、8度和9度地震作用下的抗震能力进行了评估，评估结果表明：桥墩在地震作用下的损伤

5、状态随钢筋锈蚀率的增加发生了明显的恶化，以7度E2地震作用下桥墩为例，钢筋未锈蚀时只发生轻微破坏，锈蚀率为50%时已经恶化为严重破坏；同一锈蚀率桥墩在不同烈度地震作用下的损伤差距较大，40%锈蚀率桥墩在7度、8度和9度E2地震作用下的损伤分别为中等破坏、严重破坏和倒塌。(4)利用IDA法对钢筋锈蚀桥墩在单条地震记录作用下的抗震能力进行了研究，结果表明：桥墩抗震能力均随钢筋锈蚀率的增加而下降，在近场非脉冲、远场、近场脉冲地震作用下，桥墩的抗震能力对钢筋锈蚀率的敏感性依次减小；同一锈蚀率桥墩在近场非脉冲、远场和近场

6、脉冲地震作用下的抗震能力依次减小。(5)利用IDA法对钢筋锈蚀桥墩在多条地震记录作用下的抗震能力进行了研究，结果表明：在多条地震记录作用下，钢筋锈蚀桥墩在脉冲地震和非脉冲地震作用下的抗震能力均随钢筋锈蚀率的增加而显著下降，钢筋锈蚀率为40%桥墩抗震能力在脉冲地震作用下的下降幅度为31.91%，非脉冲地震作用下的下降幅度为30.87%；同一锈蚀率桥墩，在非脉冲地震作用下的抗震能力基本上是脉冲地震作用下的三倍还多。(6)对钢筋锈蚀桥墩进行了地震易损性分析，分析结果表明：钢筋锈蚀桥墩在脉冲地震和非脉冲地震作用下的地震

7、易损性均随钢筋锈蚀率的增加而显著增大；同一锈蚀率桥墩在脉冲地震作用下的易损性随PGA增加而上升的速度远大于非脉冲地震，以钢筋锈蚀率为40%桥墩在PGA为0.4g地震作用下为例，桥墩在脉冲地震作用下发生破坏的概率为99.09%，而在非脉冲地震作用下发生破坏的概率仅为18.67%。关键词：钢筋锈蚀；单柱墩；抗震能力；损伤评估；地震易损性AbstractPiersareimportantcomponentsofbridgestructureswhicharemostlyconstructedwithreinforce

8、dconcrete.Owingtoweakcrackresistanceofconcrete,itisusuallyunavoidablethatthereinforcementsofpiersgetrustyintheirserviceperiod.Chinaisoneofcountrieswiththemostintenseseismicactivitiesandrustyrein