搖擺—自復(fù)位橋墩抗震性能分析.pdf

1、城市交通擁堵問題日益嚴(yán)重，加快城市橋梁建設(shè)，發(fā)揮立體化交通優(yōu)勢是解決城市交通問題的重要途徑。目前來說，大多的城市橋梁應(yīng)用的還是傳統(tǒng)的基于位移的設(shè)計準(zhǔn)則，地震作用下，會產(chǎn)生較大的殘余位移，只能拆除重建而難以修復(fù)，重新使用。搖擺–自復(fù)位(Rocking Self-Centering, RSC)橋墩結(jié)構(gòu)放松了墩底與下部承臺間的約束，強震下橋墩發(fā)生搖擺反應(yīng)，并利用結(jié)構(gòu)自重及預(yù)應(yīng)力筋提供的恢復(fù)力使結(jié)構(gòu)復(fù)位，可有效減輕橋墩混凝土的損傷破壞，并大大減

2、小了橋墩的震后殘余位移，對保證橋墩的震后功能恢復(fù)具有顯著優(yōu)勢。搖擺—自復(fù)位橋墩與傳統(tǒng)鋼筋混凝土（Reinforced Concrete，RC）橋墩相比，施工更加迅速，修復(fù)更加容易，具有更大的經(jīng)濟意義和社會價值。本文基于OpenSees數(shù)值分析平臺，發(fā)展了可有效模擬RSC橋墩地震反應(yīng)的數(shù)值分析模型，討論了近斷層地震動下?lián)u擺—自復(fù)位橋墩抗震性能。提出了外置角鋼的新型搖擺—自復(fù)位雙柱墩（Rocking Self-Centering Doubl

3、e Bridges Bents with Angles, RSC-B-A）結(jié)構(gòu)，建立并驗證了此結(jié)構(gòu)的數(shù)值分析模型。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴系統(tǒng)總結(jié)了搖擺—自復(fù)位結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程，分析了搖擺—自復(fù)位結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比所具有的優(yōu)勢。⑵基于OpenSees分析平臺，發(fā)展了精細(xì)的搖擺—自復(fù)位單柱墩數(shù)值分析模型，建立了尺寸相同的配置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的鋼筋混凝土（Unbonded Prestressed Reinforced Con

4、crete, PRC)橋墩以及普通鋼筋混凝土（Reinforced Concrete，RC）橋墩數(shù)值分析模型。對各模型輸入近斷層地震波，進行增量動力分析，以墩頂最大位移角、殘余位移角、預(yù)應(yīng)力筋最大應(yīng)力為考察目標(biāo)，對比分析了不同墩高(剪跨比分別為2、4和6)、不同橋墩類型(RSC、RC和PRC橋墩)時各橋墩的地震反應(yīng)。并對RSC橋墩的具體應(yīng)用范圍以及耗能鋼筋配筋率給出了明確的建議。⑶利用預(yù)制－拼裝結(jié)構(gòu)的施工優(yōu)勢和搖擺－自復(fù)位結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)點

5、，提出含角鋼的搖擺－自復(fù)位雙柱墩。基于 OpenSees數(shù)值平臺建立了此種雙柱墩的精細(xì)化數(shù)值分析模型，分別結(jié)合角鋼、含角鋼的梁柱節(jié)點、以及搖擺－自復(fù)位雙柱墩的試驗結(jié)果驗證了模型的準(zhǔn)確性。⑷基于驗證為準(zhǔn)確的含角鋼搖擺—自復(fù)位雙柱墩建模方法，建立了相同尺寸的含角鋼的搖擺—自復(fù)位雙柱墩、含角鋼及耗能鋼筋的搖擺—自復(fù)位雙柱墩以及普通鋼筋混凝土雙柱墩數(shù)值分析模型。對三種模型進行擬靜力和動力時程分析，關(guān)注墩頂最大位移角、殘余位移角、角鋼受拉最大變形