配置不锈钢筋混凝土桥墩抗震性能:拟静力试验与数值模拟研究
编号:277 访问权限:公开 更新:2025-05-16 09:50:23 浏览:148次 口头报告

报告开始:2025年05月17日 15:00(Asia/Shanghai)

报告时间:10min

所在会场:[P] 5月17日下午分会 [P5-2] 5-2. 桥梁结构抗震、减隔震理论与韧性提升

摘要
在可持续发展与低碳环保理念深入推广的背景下,工程界逐渐意识到重大交通基础设施全生命周期服役性能的重要性。传统钢筋混凝土结构在服役周期终结时面临的拆除重建困境及其引发的巨额经济损失,使得具有优异耐腐蚀特性和全生命周期经济优势的不锈钢筋日益受到重视。我国在该领域的突破主要得益于港珠澳大桥的建设实践(设计寿命达120年),该工程在水下桥墩结构中大规模应用了不锈钢筋材料,标志着该材料正式进入跨海桥梁工程领域。值得关注的是,地震作用作为桥梁设计的核心控制荷载,当前国内外对配置不锈钢筋混凝土桥墩的抗震性能研究基础较为薄弱,同时针对不锈钢筋材料本身的低周疲劳特性与滞回性能也缺乏系统性研究。基于此,本此报告主要包括以下工作:
(1)首先对国产双相型1.4362不锈钢筋(符合EN 1.4362标准)开展材料性能试验,包括静态拉伸和低周循环加载测试。通过Ramberg-Osgood模型建立了相应的本构关系,并基于Coffin-Manson方程构建了疲劳寿命预测模型。试验发现:该材料静态拉伸曲线呈现无屈服平台的非线性特征;在循环荷载作用下,其力学行为呈现出先循环硬化后循环软化的演化规律。进一步结合OpenSees数值分析平台中的Reinforcing Steel本构框架,开发了适用于不锈钢钢筋的滞回本构模型,并确定了关键参数的取值范围。
(2)通过开展配置不锈钢筋混凝土桥墩的拟静力对比试验,系统揭示了其抗震性能特征。试验结果表明:相较于普通钢筋混凝土桥墩,不锈钢筋混凝土试件表现出更早发生的保护层混凝土剥落现象,且剥落高度增加约15%-20%,这一差异可能与不锈钢筋-混凝土界面粘结强度降低有关。但值得注意的是,配置不锈钢筋试件的峰值承载力提升达12.5%,后期加载阶段能量耗散能力提高23%,同时残余位移减少约30%,展现出显著的延性修复优势。两类试件的变形能力表现趋同,墩顶位移角均突破4%临界值,满足高延性设计要求。基于数字图像相关技术(DIC)的细观变形解析表明,两类试件的变形构成具有相似规律:弯曲变形主导占比(60%-70%),其次为界面滑移变形(25%-35%),剪切变形贡献度不足3%。这印证了不锈钢筋应用未改变桥墩的基本破坏模式。研究还首次在拟静力试验中捕捉到不锈钢筋特有的双波屈曲现象,其波峰间距约为钢筋直径的6-8倍,这一特殊屈曲形态对构件损伤演化机制的影响具有重要研究价值。
(3)基于OpenSees平台,系统构建了不锈钢筋混凝土桥墩的精细化抗震数值模型。以PGA和Sa为地震动强度参数,通过概率地震需求分析获得两类结构的易损性曲线。研究表明:在相同PGA水平下,不锈钢筋混凝土桥墩各损伤状态(轻微、中等、严重、倒塌)的发生概率较传统钢筋混凝土桥墩都有降低,充分验证其抗震性能提升优势。该发现与拟静力试验结果形成互补,阐明不锈钢筋应用需结合结构体系特征方能实现最优抗震效益。
关键词
钢筋混凝土桥墩;抗震性能;不锈钢筋;拟静力试验;地震易损性
报告人
葛笑
讲师 河北工业大学

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重要日期
  • 会议日期

    05月16日

    2025

    05月18日

    2025

  • 04月15日 2025

    初稿截稿日期

  • 05月10日 2025

    报告提交截止日期

  • 05月30日 2025

    注册截止日期

主办单位
中国灾害防御协会
江苏省地震局
中国地震学会基础设施工程防震减灾专业委员会
兰州交通大学
承办单位
兰州交通大学土木工程学院
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