钢筋混凝土桥墩延性抗震性能计算方法研究

《钢筋混凝土桥墩延性抗震性能计算方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com◎s一⋯一钢筋混凝土桥墩延性抗震性能计算方法研究刘书杰(上海市政交通设计研究院有限公司，上海200030)摘要：结合实例分析，通过对M—N曲线数值分析、截面弯矩一曲率曲线数值分析和静力弹塑性分析三种计算压弯构件承载力方法的比较研究，得出截面弯矩一曲率曲线数值分析和静力弹塑性分析可充分考虑桥墩屈服后的延性性能，并在计算结果上可相互佐证，而在设计地震作用下利用M—N曲线数值分析将结构设计成完全弹性是不切实际也不经济的。关键词：延性；M—N曲线；弯矩一曲率曲线；静力弹塑性分析0弓I言一般钢筋混凝土桥墩均属压弯构件，其随着荷载桥梁结构是

2、生命线工程系统中的关键部分，在地震的不断增加，要经历弹性、混凝土开裂、受拉钢筋屈服发生后的紧急救援和抗震救灾、灾后重建中有着极其重及屈服后延性发展四个阶段。国内规范针对混凝土构要的作用。因此，桥梁在地震中一旦遭受了严重的破件不同的工作阶段提出了相应的计算方法，主要有三坏，必然给救灾工作造成巨大困难，而且可能使次生灾种：截面承载力M—N曲线数值分析、截面弯矩一曲率害加重，从而导致非常巨大的经济损失。为此，桥梁结(M一)曲线数值分析及静力弹塑性分析(Push—构地震可靠性和抗震性能问题成为人们关注的焦点。over)。桥梁结构的抗震计算理论经历了静力法、反应谱1．1截面

3、承载力M—N曲线数值分析法和时程分析法三个阶段。目前，延性设计、减隔震设本方法主要计算桥墩在弹性阶段的截面承载力，计等方法已在各国抗震规范中得到不同程度的应用。其相关公式均需满足以下假定条件J：我国现行抗震规范JTG／TB02—01—2008《公路桥梁抗(1)截面在受力过程中始终保持平面；震设计细则》在具体设计方法上摈弃了89版《公路工(2)不考虑混凝土的抗拉能力；程抗震设计规范》概念模糊的综合影响系数C，建立起(3)混凝土及钢筋的应力一应变关系呈线性。延性构件与能力保护构件之间的梯次关系，完善了桥虽然受拉混凝土在弹性工作阶段也有一定的塑性梁的延性抗震理论_1]。

4、变形，但截面抗弯刚度较大，挠度和截面曲率很小，荷延性，通常是指在初始强度没有明显退化情况下载一挠度曲线或弯矩一曲率曲线基本接近直线。的非弹性变形能力，它包括两个方面的能力：一是承受偏心受压构件的典型M—N曲线见图1，图中B较大的非弹性变形，同时强度没有明显地下降；二是利(M，N)是大小偏心的分界点，任意内力组合C(M，用滞回特性吸收能量的能力。一般的中大型桥梁结构N)若在AB段表示是大偏心受压，若在BD段表示是均要求在大地震激起的反复弹塑性变形循环下即使严小偏心受压。重损伤也不致倒塌，这就对桥梁结构的非线性变形能力提出了要求。1桥墩延性抗震性能的计算方法桥梁结构的

5、抗震性能很大程度上取决于桥墩的抗震性能。而桥墩的抗震性能与截面形式、纵向钢筋的配筋率、钢筋的强度、横向箍筋的配箍率及配箍形式等因素有关。在上述相关因素确定的情况下，用什么方法来评价桥墩的抗震性能就显得尤其重要。图1正截面承载力M-N曲线收稿日期：2O1304—0144上咯N。．32013学兔兔www.xuetutu.com◎桥梁结构在使用期内遭受强震的概率很小，在设(3)不考虑混凝土的抗拉性能。计地震作用下将结构设计成完全弹性是不切实际也不在进行桥墩截面M-4,分析时，屈服曲率定义为经济的。在强震作用下容许结构进入塑性，从而利用截面最外层受拉钢筋初始屈服或截面混凝

6、土受压区最结构的延性来抗震。外层纤维初次达到峰值应变时的曲率；极限曲率咖定1．2截面弯矩一曲率(M-咖)曲线数值分析义为核心混凝土或拉压钢筋达到极限应变或临界截面采用延性概念设计抗震结构，要求结构具有的延的抗弯能力下降到最大弯矩值的85时的曲率。性能力要超过延性需求。各国现行结构抗震设计规范1．3静力弹塑性分析(Push—over)所采用的延性抗震设计是通过确定强度折减系数或结Pushover分析是考虑构件的材料非线性特点，分构破坏准则来实现的。截面弯矩～曲率(M一咖)曲线析构件进入弹塑性状态至极限状态时结构响应的方数值分析法即基于变形破坏准则。法。本分析方法是一

7、种基于性能的耐震设计方法，主一般用曲率延性系数／1和位移延性系数两个要应用于高阶振型的振动特性不是很突出的结构。量化指标来评价结构的延性。曲率延性系数通常用于本分析方法允许设计人员在设计地震作用下设定反应延性构件临界截面的相对延性；位移延性系数则用结构的破坏程度或者耗能能力，并使结构设计满足设定于反应延性构件局部以及延性结构整体的相对延性]。的目标性能。结构的耗能能力与结构的变形能力相关，所以基于性能的耐震设计经常通过评价结构的变形来旷一’一一／Z㈩y实现。Pushover评价结构变形性能时可产生图3所示式(1)中：咖为塑性铰区截面的屈服曲率；为塑性的荷载一变形反

8、应谱，能力