配置高強鋼筋約束高強混凝土橋墩地震損傷性能研究

《配置高強鋼筋約束高強混凝土橋墩地震損傷性能研究》是依託大連理工大學,由司炳君擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：配置高強鋼筋約束高強混凝土橋墩地震損傷性能研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：司炳君

項目摘要

隨著我國高強混凝土和高強鋼筋材料的快速發展，設計以HRB500級及HRB400級高強鋼筋為縱筋、箍筋的約束高強混凝土橋墩（柱）將是今後必然選擇。本項目擬從材料、構件兩個層次，同時更多地選擇試驗手段，先期開展其抗震延性及損傷性能研究。基於材料試驗給出高強鋼筋大應變下低周疲勞損傷參數、高強鋼筋和高強鋼筋約束高強混凝土單調及反覆荷載下本構模型；通過擬靜力試驗研究高強鋼筋約束高強混凝土橋墩延性抗震性能及主要影響因素；利用外部裝置詳細量測塑性鉸區變形、鋼筋和混凝土應變等細部反應參量，定量揭示其地震損傷狀況；基於實測研究橋墩簡化集中塑性鉸模型和精細纖維單元模型在計算不同地震損傷指標時的誤差，給出基於性能抗震設計方法；最後採用擬動力試驗比較高強鋼筋約束高強混凝土橋墩和現有普通混凝土橋墩在不同地震水準下的損傷性能，並驗證課題相關研究成果。課題對推動高強鋼筋及高強混凝土橋墩（柱）的廣泛套用將起到很好作用。

結題摘要

國家自然科學基金課題“配置高強鋼筋約束高強混凝土橋墩地震損傷性能研究”，基於試驗研究和理論分析手段，開展了高強箍筋約束高強混凝土墩柱結構的地震損傷性能和設計理論的研究。課題在高強箍筋約束高強混凝土墩柱的抗震設計理論、鋼筋混凝土結構抗震非線性數值分析模型等方面取得了一系列的研究成果，對推動高強鋼筋及高強混凝土材料在土木工程中的廣泛套用、保證交通生命線工程的抗震安全起到了積極的作用。課題取得成果簡要概括為：1. 對國內外完成的高強箍筋約束高強混凝土柱的抗震擬靜力試驗結果進行了廣泛總結，找出研究的不足並為課題開展提供依據。在材料層次上完成了高強鋼筋的低周疲勞性能試驗和高強箍筋約束高強混凝土柱的軸壓試驗，對高強鋼筋和高強混凝土的本構模型進行了對比分析並得出了相關結論。2. 完成了6根配置高強箍筋高強混凝土柱和3個普通強度混凝土柱抗震擬靜力試驗；16個剪下-粘結破壞試件的擬靜力試驗和6個彎剪破壞鋼筋混凝土柱的抗震擬靜力試驗並進行了震後快速修復。以上研究為認識高強箍筋高強混凝土墩柱構件的抗震能力及發展相關數值分析模型提供了依據。3. 統計了國內外完成的高強箍筋高強鋼筋混凝土柱擬靜力試驗數據。分析了影響高強箍筋高強混凝土柱延性抗震能力的主要因素並通過回歸分析建議了高強箍筋高強混凝土柱塑性鉸區約束箍筋用量計算公式。整理了37根高強鋼筋高強混凝土橋墩試驗數據，與Priestley、Paulay、Telemachos及我國《公路橋樑抗震設計細則》建議的塑性鉸區長度計算公式進行了對比分析，並分析了影響高強鋼筋高強混凝土橋墩等效塑性鉸區長度的主要因素。4. 分別基於纖維單元模型和集中塑性鉸模型，通過數值分析和試驗數據對比研究了利用各模型對橋墩地震損傷指標進行估計的準確程度及主要影響因素。發現兩種模型計算橋墩滯回曲線和殘餘位移與試驗均較為接近，但對鋼筋和混凝土應變的計算精度仍有待提高。5. 在課題資助下，共發表論文22篇，包括18篇期刊論文和4篇國際會議論文，SCI檢索1篇，EI檢索13篇。培養畢業博士研究生1名，碩士研究生6名。