配置HRBF500钢筋的高速铁路圆端形桥墩低周疲劳性能试验研究.pdf

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1、第35卷，第2期中国铁道科学Vo1．35No．22014年3月CHINARAIIWAYSCIENCEMarch，2014文章编号：lOOl一4632(2014)02—0026—06配置HRBF500钢筋的高速铁路圆端形桥墩低周疲劳性能试验研究李秉南，戴航，张继文(1．东南大学土木工程学院，江苏南京210096；2．东南大学建筑设计研究院有限公司，江苏南京210096)摘要：采用1：7．5的比例尺制作3个配置HRBF500钢筋的圆端形桥墩试件，进行不同位移幅值下的等幅低周疲劳试验，研究主筋采用500MPa级细晶粒钢筋的高速铁路桥墩

2、的低周疲劳性能。结果表明：在低周反复加载过程中，试件的低周疲劳破坏过程分为损伤迅速发育、相持和快速破坏3个阶段；随着循环加载次数的增加，试件的损伤不断累积，强度、刚度和耗能能力等同步发生退化；循环加载的位移幅值是影响试件低周疲劳寿命的主要因素，随着循环加载位移幅值的增大，试件累积损伤发展的速度加快，低周疲劳寿命大幅减小，单个循环的滞回耗能增大，但低周疲劳破坏时总的累积滞回耗能降低。关键词：桥墩；高强钢筋；低周疲劳；累积损伤；抗震；高速铁路中图分类号：U443．22文献标识码：Adoi地震对桥梁的作用是具有一定持时的循环往复伤模型

3、进行了研究[1]。荷载，它使桥墩产生一系列幅值大小不等且排列无目前，我国高速铁路钢筋混凝土桥墩的主筋普序的位移响应，每次位移进入塑性阶段时桥墩的力遍采用的是HRB335钢筋，而发达国家主要使用学性能都会发生退化，经过若干次循环后，桥墩可的是屈服强度400MPa以上的高强钢筋，我国近能在比其极限变形能力小很多的位移水平发生破年来正在大力推广高强钢筋的使用，500MPa级坏，即低周疲劳破坏_】]。Newmark等首先注意到细晶粒钢筋(HRBF5OO)是我国自主研发的一种钢筋混凝土结构的低周疲劳破坏现象，认为低周疲强度高、延性好的新型

4、钢筋。试验研究表明，配置劳的产生来自损伤的累积效应，如微裂缝、塑性变HRBF500钢筋的墩柱具有较高的承载力和良好的形和钢筋屈曲失稳等引起的不可逆变形_2]。但我国延性_1。。。但目前对于HRBF500钢筋混凝土墩柱铁路工程抗震设计规范_3]通过限制桥墩的最大弹塑低周疲劳性能的研究尚未有报道。本文对3个性变形防止结构的倒塌破坏，没有考虑桥墩在地震HRBF500钢筋混凝土圆端形桥墩试件进行等幅低动持续作用下的低周疲劳破坏。周疲劳试验，研究不同位移幅值下试件的低周疲劳近年来，国内外学者对钢筋混凝土墩柱的低周性能，为进一步提出高速铁路

5、桥墩更为合理的破坏疲劳性能进行了大量的试验和理论研究，刘伯权等准则提供依据。进行了矩形钢筋混凝土柱等幅和非等幅的低周疲劳试验，研究了不同位移幅值下钢筋混凝土柱累积损1试验概况伤的发展规律l4_6j。Kunnath等进行了圆形截面钢筋混凝土墩柱的等幅低周疲劳试验，研究了墩柱的为了增强试验的针对性，试件依据时速350低周疲劳损伤与失效准则等问题_7]。另外，Ama—km客运专线铁路《双线流线型圆端实体墩》通用dorTeran-Gilmore和王东升等许多学者还从不同图设计，采用1：7．5的比例尺。试验共设计了3角度对钢筋混凝土墩柱考

6、虑低周疲劳寿命的地震损个试件，编号依次为C1，C2和C3，分别用于进收稿日期：2013—06—17；修订日期：2013—12—29基金项目：国家“八六三”计划项目(2008AA030704)作者简介：李秉南(1978一)，男，山东潍坊人，高级工程师，博士研究生。第2期配置HRBF500钢筋的高速铁路圆端形桥墩低周疲劳性能试验研究27行不同位移幅值的低周疲劳试验。3个试件的尺寸约为1．6，3．2和4．8，加载至试件出现明显破坏和配筋完全一致，如图1所示。试件总高度2．0特征时终止试验。如循环次数达到150次时试件的rrl，加载点距

7、柱底的高度为1．4m；试件的主筋采累积损伤仍很小，则改为单调位移加载至试件用直径12mm的HRBF500钢筋，其屈服强度为破坏。539．5MPa，极限强度为687．2MPa，弹性模量为200GPa，伸长率为20．0，全截面配筋率为0．61；箍筋采用直径8mmHPB235钢筋，塑性铰区的配箍率为0．64。混凝土标号为C30。水平加载点．J图2试验加载装置图导州2试验结果及分析1-l2．1试件低周疲劳破坏过程1在第1次循环位移加载过程中，所有试件的正面和背面各出现5～6条水平通长裂缝，裂缝竖向U一_J间距15~25cm；在之后的循环

8、位移加载过程中没725f300I725I．1750有新的水平裂缝出现。(a)整体对于进行小位移幅值低周疲劳试验的试件C1，除第1次循环加载产生的几条水平通长裂缝外，试件损伤累积的速度很慢，经过150次循环之后，仅在根部区域出现少量保护层混凝土脱落。对于进行中等位