《基於縱向鋼筋屈曲的高墩橋樑地震倒塌機理研究》是依託武漢理工大學，由張行擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於縱向鋼筋屈曲的高墩橋樑地震倒塌機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張行
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高墩橋樑結構近年來在地震災害頻繁的我國西部多山谷地區得到了廣泛的套用，開展地震作用下高墩橋樑的抗倒塌性能研究是一項重要的科學與工程任務。地震作用下橋樑墩柱在變形過程中剛度、強度會隨著損傷積累而出現退化特性，嚴重影響墩柱的抗倒塌能力。將鋼筋後期強度退化引入到墩柱的退化特性中，是橋樑結構抗倒塌能力評估的關鍵工作。本項目將研究考慮縱向鋼筋屈曲的高墩橋樑地震災變數值模擬及倒塌機理。採用矩形薄壁空心墩柱擬靜力倒塌試驗研究，建立考慮縱筋屈曲的精細有限元模型並進行參數分析，提出考慮受壓屈曲的鋼筋應力應變模型；基於該模型建立模擬高墩墩柱縱向鋼筋受壓屈曲破壞的有限元模型；進而結合試驗研究和數值模擬探明墩柱倒塌破壞機理，提出高墩橋樑倒塌破壞判別準則；在此基礎上研究P-Δ效應、墩高、地震動輸入方向等因素對高墩橋樑抗地震倒塌能力的影響，從而揭示高墩橋樑地震災變倒塌機理。預期成果能為相關重大工程的建設提供科學支撐。
結題摘要
本課題圍繞高墩橋樑在地震作用下的倒塌問題開展了相關研究工作。 結合申請人在橋樑抗地震倒塌能力關鍵問題方面的前期研究工作和該學科的最新成果，針對地震作用下橋樑墩柱在變形過程中剛度、強度隨著損傷積累而退化的問題，探索高墩橋樑在地震作用下抗倒塌能力，重點研究了高墩橋樑中橋墩縱向鋼筋屈曲導致結構在地震作用下倒塌破壞的地震災變機理，並對橋樑劣化對地震作用下高墩橋樑的抗倒塌能力的影響進行了初步研究。取列得了一系的研究成果。主要工作包括： 1）對墩柱中縱向鋼筋的屈曲進行了深入分析。提出了能考慮縱向鋼筋屈曲的鋼筋應力應變模型，通過考慮縱向鋼筋屈曲壓應變的方式計入縱向鋼筋屈曲的影響。基於該鋼筋模型建立了模擬高墩墩柱縱向鋼筋受壓屈曲破壞的高墩橋樑有限元分析精細模型； 2）對高墩橋樑在地震作用下的回響進行了深入分析，提出了高墩剛構橋倒塌破壞的判斷準則，通過墩頂節點的豎向位移來反映結構承受豎向荷載的能力，以此判定高墩橋樑在地震作用下是否發生倒塌破壞. 3）對地震作用下高墩橋樑發生倒塌破壞的機理進行了深入分析，揭示了結構發生倒塌破壞的機理。梁橋結構的墩柱先後進入彈塑性狀態，混凝土保護層發生剝落，隨後縱向鋼筋屈曲而逐漸喪失承受豎向荷載的能力，繼而發生倒塌破壞。 4）研究了高墩橋樑在地震倒塌極限狀態點的塑形變形特徵，破壞模式以及P-Δ 效應對極限承載能力的影響力。 5）研究了劣化對高墩橋樑結構抗倒塌能力的影響。混凝土剝落、鋼筋截面減少、和鋼筋強度降低等劣化在一定程度上影響了結構在地震作用下的抗倒塌能力，其中鋼筋截面減少對極限承載能力影響最大。
