钢筋混凝土桥墩弹塑性变形及塑性铰区特性的研究

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1、摘要桥墩在桥梁抗震设计中是最重要的研究对象，合理而准确评估桥墩在地震荷载作用下的塑性变形特性及破坏规律，为完善设计规范和合理确定设计参数，处于极其重要的地位。在近年来发生的几次大地震，给桥梁结构带来很大的震害，震害所造成的桥梁结构的破坏主要发生在桥墩的塑性铰区内。本文针对铁路桥梁广泛使用的单柱式钢筋混凝土桥墩的弹塑性变形特性，进行理论分析和试验研究，以获得建立朝鲜铁路桥梁抗震设计方法所需要的基础参数。本文所作的主要工作如下：(1)进行了桥墩弹塑性动力变形的试验研究，在反复荷载作用下的钢筋混凝土桥墩进入塑性变形阶段后，通过试验数据分析，确定了各种动力参数，并分祈了其对桥墩破坏的影响。重点研

2、究了这类结构的力一位移关系、延性变形能力、抗力特性、滞回模式、耗能指标、损伤破坏模式以及配筋率、箍筋布置、剪跨比等参量对这些参数的影响，并为实际铁路桥梁的延性抗震设计提供了基本设计参数。(2)阐述了钢筋混凝土桥墩纵筋屈曲机理；基于临界荷载和材料应力一应变关系的方法，分别给出了相应的纵筋屈曲定义。根据塑性铰区纵筋的轴向荷载一轴向位移关系，定义了屈曲开始点和屈曲长度，它为从纵筋外鼓最大点处到下端长度的两倍。(3)根据国外进行的试验结果，分析了反复荷载作用下的钢筋混凝土桥墩纵筋屈曲机理，并阐述了纵筋屈服而产生的塑性区域内的纵筋应力～应变关系。(4)根据钢筋混凝土桥墩纵筋屈曲机理，建立了基于有限

3、变形理论的纵筋屈曲分析模型，并对矩形截面和圆形截面模型进行了理论分析。通过实验结果与理论结果的比较分析，对本文的模型分析方法进行了验证。(5)对在评估钢筋混凝土桥墩的塑性变形特性中，最重要指标之一的塑性铰区长度的合理确定，进行了研究，并讨论了纵筋的屈曲长度与桥墩的塑性铰区长度之间的关系，在己知两者之间相互关系的基础上，推导了可用于设计的简单而可靠的屈曲长度表达式。最后，提出了不同截面钢筋混凝土桥墩的塑性铰区长度的表达式及确定方法。【关键词】桥墩，塑性铰区，纵筋屈曲，破坏机理，滞回模型，塑性铰区长度，包辛格效应，箍筋约束ABSTRACTThebridgepierinseismicbridg

4、edesignisthemostimportantresearchobject，reasonableandaccurateappraisalofplasticdeformationcharacteristicanddestructionruleofbridgepierunderearthquakeload，forconsummatesthedesigntobestandardandthereasonabledeterminationdesignvariable，isattheextremelyimportantposition．Severalstrongearthquakesoccurr

5、edintherecentyears，broughtverybigdamagestothebridgestructure．thedestructionofwhichmainlyoccurredinplastichingeareaofthebridgepier．Inthisdissertation，toobtainbasicdesignparametersforrailwaybridgeseismicdesignsystemofDPRK，thetheoreticalanalysisandtheexperimentalstudyon也eplasticdeformationbehaviorof

6、reinforeedconcretebridgepierwidespreadusinginrailwaybridgewereconducted．Themainstudyasfollows：Experimentalprogramofelasticandplasticdynamicaldeformationforbridgepierswassetup，throu曲theanalysisoftestresults，afterthepierssubjectedtorepeatloadingenteredplasticdeformationstage，eachkindofdynamicparame

7、tersWCl'edeterminedandobservedtheinftuencewhichdestroystothebridgepienThemainresearchWasconductedonfotee—deflectionrelationcurve，ductiledeformationcapacities，resistingforcecharacteristics，hysteresisloopcurves，energy-ex