基于Opensees的無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土橋墩數(shù)值模擬與抗震性能分析.pdf

1、橋梁結(jié)構(gòu)在地震后主要發(fā)生的破壞是橋墩喪失承載力和產(chǎn)生較大的殘余變形。而現(xiàn)行規(guī)范和設(shè)計(jì)方法一般僅致力于保障橋墩在地震作用時(shí)的承載力和變形能力，未考慮其震后的殘余變形對(duì)橋梁可修復(fù)性和通行性的影響。地震過后，如果能將橋墩結(jié)構(gòu)的殘余變形控制在一定的限值內(nèi)，將有利于震后的繼續(xù)運(yùn)營(yíng)，保證救援工作的開展，及震后構(gòu)件的修復(fù)，減小經(jīng)濟(jì)損失。而在鋼筋混凝土墩柱中布置無(wú)粘結(jié)高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼筋是減少墩柱殘余變形和提高其復(fù)位性能的有效方法，但在國(guó)內(nèi)，無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混

2、凝土橋墩的試驗(yàn)研究和理論分析都相對(duì)匱乏。據(jù)此，本文利用有限元軟件Opensees建立無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土橋墩有限元模型，并根據(jù)已有試驗(yàn)結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證與優(yōu)化，最后，對(duì)其抗震性能進(jìn)行研究分析。本文研究的具體內(nèi)容如下:
　　1、查閱國(guó)內(nèi)外大量相關(guān)資料，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土橋墩的研究意義、研究現(xiàn)狀、研究方法和應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行全面介紹，并簡(jiǎn)述了本文的主要工作。
　　2、簡(jiǎn)述了地震工程模擬軟件Opensees的研發(fā)、突出特點(diǎn)、應(yīng)用范圍及研究現(xiàn)狀

3、。闡述了纖維模型分析方法和纖維模型計(jì)算方法，分析了纖維模型法的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。
　　3、基于Opensees建立有限元計(jì)算分析模型，對(duì)同濟(jì)大學(xué)的兩根鋼筋混凝土橋墩試件擬靜力試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬，并通過改變材料單元、材料本構(gòu)模型、結(jié)構(gòu)單元和積分點(diǎn)數(shù)目等模型參數(shù)，對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，鋼筋材料模擬單元、鋼筋本構(gòu)關(guān)系和單元數(shù)目的劃分對(duì)橋墩結(jié)構(gòu)滯回曲線、骨架曲線和殘余位移等模擬結(jié)果影響顯著。
　　4、系統(tǒng)分析初應(yīng)力法、初應(yīng)變法和等效荷載

4、法所建無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土橋墩有限元計(jì)算分析模型，并與兩根無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土橋墩擬靜力試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，歸納、比較了三種模擬方法的適用范圍。結(jié)果表明，采用初應(yīng)力法所建模型的模擬效果優(yōu)于等效荷載法和目前常采用的初應(yīng)變法。采用初應(yīng)力法能較好模擬截面四周布置預(yù)應(yīng)力筋的無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土橋墩在低周反復(fù)荷載作用下的實(shí)際受力狀況，且能較好模擬截面中心布置預(yù)應(yīng)力筋的無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土橋墩在低周反復(fù)荷載作用下的實(shí)際受力狀況。
　　5、根據(jù)已有有限元

5、模型，進(jìn)一步研究預(yù)應(yīng)力鋼筋在橋墩中所發(fā)揮的作用，以及預(yù)應(yīng)力筋的布置位置對(duì)其發(fā)揮作用有何影響。結(jié)果表明，由于無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋為試件提供預(yù)壓力，使得橋墩的初始剛度、屈服荷載和峰值荷載等均有一定程度的提高，而卸載剛度減小趨勢(shì)明顯。且通過分析發(fā)現(xiàn)，若預(yù)應(yīng)力束放置在截面中心處，主要體現(xiàn)其提供軸壓的作用;預(yù)應(yīng)力束如果沿截面的邊緣布置，不但能夠體現(xiàn)其提供軸壓的作用，還能更好的發(fā)揮其高彈性恢復(fù)能力。
　　6、由于預(yù)應(yīng)力筋的布置與其發(fā)揮的作用有關(guān)，本