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《湖南大学》 2013年
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混凝土箱型结构的抗震性能研究

王飞  
【摘要】:为了研究水平荷载作用方向、配箍率、纵筋率及轴压比等相关参数对钢筋混凝土(RC)箱型构件及活性粉末混凝土(RPC)箱型构件抗震性能的影响,本文对6根钢筋混凝土箱型墩和3根活性粉末混凝土箱型墩进行了试验研究,分析了不同水平荷载作用方向及配箍率等参数对箱型墩抗震性能的影响;提出了计入双轴水平力和轴力耦合效应的箱型桥墩截面恢复力模型,编制了桥墩在双向荷载作用下的全过程非线性数值分析程序;最后以一座主跨200m的预应力混凝土连续刚构桥为背景,拟定了一座同等跨径的预应力RPC连续刚构桥,通过与同跨径普通混凝土桥比较,探讨了RPC材料在大跨度梁式桥中应用的可行性。试验与理论分析结果表明: (1)在相同截面及配筋下,水平荷载加载方向是影响箱型墩抗震性能的一个重要因素。RPC箱型墩在常轴力和水平低周反复荷载共同作用下,均呈弯曲型破坏;滞回曲线呈梭形且比较饱满,表明其有较好的耗能能力; R-BP-34(沿试件截面矩形对角线方向加载)骨架曲线在极限承载力后表现出较快的下降趋势,而R-BP-0(沿强轴方向加载)和R-BP-90(沿弱轴方向加载)骨架曲线经过极限承载力后下降缓慢,均有强度下降平台,说明其延性较好;在试件出现明显的荷载退化之前,在同级荷载作用下,试件的承载能力随着加载位移的增大和荷载循环次数的增加无明显变化;出现明显的荷载退化之后,在同级荷载作用下,试件的强度随着加载位移的增大和荷载循环次数的增加产生明显的衰减,这种现象R-BP-34最明显,R-BP-0次之,所有试件均表现出较好的延性,延性系数均大于4,其中R-BP-90延性最好,R-BP-0次之。对于RC箱型墩来说:从0度方向(即强轴方向)对试件施加低周反复荷载时,其承载力最高;从90度方向(即弱轴方向)对试件施加低周反复荷载时,其承载力最低,而延性则最好;而对试件进行斜向加载时,承载力居中,而延性最差。 (2)在水平加载方向和轴压比等参数相同的情况下,不同配箍率对试件抗震性能的影响较大。对于RC箱型墩,配箍率不同的试件,其滞回曲线不同。对于配箍率为1%的试件,其滞回曲线均为梭形且比较饱满,说明该试件的耗能能力比较好,其滞回曲线的正负向在达到承载力峰值后承载力下降缓慢,而配箍率为0.5%的试件,其滞回曲线表现出一定的捏拢现象,相比之下,在侧向水平荷载达到最大值后,滞回曲线上没出现足够的稳定平台,具体表现为配筋率为1%试件的荷载峰值与配筋率为0.5%试件的荷载峰值相差不大,相对比值在0~5%之内;而配筋率为1%试件的墩顶位移峰值是配筋率为0.5%试件墩顶位移峰值的2.5倍以上。配箍率较高试件的延性明显比配箍率低的试件延性高,试件的变形能力较大。如试件BP-1-0及BP-1-34的极限位移分别为45.62mm及38.94mm;而试件BP-0.5-0及BP-0.5-34的极限位移分别为27.13mm及22.85mm。 (3)分析各试件滞回特性和骨架曲线特点的基础上,提出了计入双轴水平力和轴力耦合效应的箱型桥墩恢复力模型,并编制了桥墩在单向荷载及双向荷载作用下的全过程非线性数值分析程序,理论分析结果与试验结果吻合良好,表明本文所提出的箱型桥墩恢复力模型及所编制程序的正确性。 (4)无论是RPC箱型墩还是RC箱型墩,水平加载方向角对RPC与RC箱型桥墩的抗震性能都有较大影响,水平极限荷载随着水平荷载加载方向角(强轴方向定义为0度方向)的增大而减小。在同一轴压比下,弱轴受力试件延性要好于强轴受力试件,说明在同样的截面及配筋下,水平荷载加载方向角是影响试件延性的重要因素。位移延性系数并不随着加载方向角的增大而单调减小,当加载方向角小于某个值时,位移延性系数单调减小,而当加载方向角大于某个角度时,位移延性系数反而增加,对本文试件而言这个临界角度约在60°左右。水平荷载加载方向角度与试件耗能系数不是单调关系,而是存在某个临界角度,就本文试件来说,该临界角度约为60°,当施加荷载方向角小于60°时,耗能系数单调减小,而当施加荷载方向角大于60°时,耗能系数反而增加。 (5)箱型墩的延性随着纵筋率的提高而降低,当轴压比较小时,特别是当轴压比小于0.30时,随着纵筋率的提高,位移延性系数迅速下降,这是因为当轴压比较小时,试件发生由纵筋控制的适筋破坏,墩的屈服位移或屈服曲率随着纵筋率提高而增加,但是墩的极限位移或极限曲率变化很小,从而墩的延性降低。而当轴压比大于0.30时,试件发生平衡破坏或者超筋破坏,此时试件的极限状态由混凝土控制,其屈服位移与极限位移很接近。 (6)当纵筋率一定时,轴压比对墩顶极限水平承载力、位移延性系数及耗能系数都有影响,且对RPC与RC箱型桥墩的影响规律相同。对于RPC箱型桥墩试件来说,在纵筋率为1.9%~3.7%时,墩顶极限水平承载力并不随着轴压比的增大而单调增加,当轴压比在0.4左右,极限水平承载力达到最大值,之后承载力随着轴压比的增大而减小;而对于RC箱型桥墩试件在纵筋率为1.13%~2.54%时,当轴压比小于0.4时,试件水平极限承载力随着轴压比的增大而增大,当轴压比超过0.4时,水平极限荷载随着轴压比的增大反而减小。随着轴压比的增加,箱型墩位移延性系数及耗能系数单调减小,当轴压比在0.40与0.50之间时,试件延性系数及耗能系数减小趋势减缓。 (7)通过对普通混凝土连续刚构及RPC连续刚构桥的受力性能及经济性方面的综合比较发现:RPC连续刚构桥结构的强度、刚度及整体稳定性都能满足规范要求,RPC连续刚构桥在地震响应方面具有明显优势,因结构自重的减轻,使得结构关键部位的内力响应尤其是墩身的内力值大为减小,高的断裂能及高韧性使结构构件可以吸收更多的地震能量,使得RPC桥墩能够较好的耗散地震能量,从而使结构能够获得更好的抗震性能。大跨预应力RPC连续刚构桥的混凝土用量、预应力钢筋用量及普通钢筋用量都大幅减少,同时RPC优异的力学性能使其在提高结构的使用寿命及减少维护费用方面将更具经济竞争力。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TU352.11;TU375

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 闫志刚,阎贵平,吴萱;预应力活性粉末混凝土简支梁优化设计研究[J];北京交通大学学报;2005年01期
2 余自若;阎贵平;张明波;;活性粉末混凝土的弯曲强度和变形特性[J];北京交通大学学报;2006年01期
3 张明波;阎贵平;闫光杰;安明喆;;200MPa级活性粉末混凝土抗弯性能试验研究[J];北京交通大学学报;2007年01期
4 刘庆华,阎贵平,陈英俊;低配筋混凝土桥墩抗震性能的实验研究[J];北方交通大学学报;1996年05期
5 颜全胜,戴公连;南昆线喜旧溪河大桥双肢薄壁高墩非线性分析[J];长沙铁道学院学报;1998年01期
6 袁必果;;钢筋混凝土压弯构件塑性铰的试验研究[J];南京工学院学报;1981年03期
7 赖建中,孙伟,詹炳根;生态型RPC材料的断裂力学行为研究[J];东南大学学报(自然科学版);2004年01期
8 姚志雄,周瑞忠,石成恩;活性粉末混凝土断裂力学性能[J];福州大学学报(自然科学版);2005年02期
9 石成恩,周瑞忠,姚志雄;活性粉末混凝土弯曲疲劳寿命研究[J];福州大学学报(自然科学版);2005年04期
10 杨红,白绍良;基于变轴力和定轴力试验对比的钢筋混凝土柱恢复力滞回特性研究[J];工程力学;2003年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 单波;活性粉末混凝土基本力学性能的试验与研究[D];湖南大学;2002年
2 杨吴生;钢管活性粉末混凝土力学性能及其极限承载力研究[D];湖南大学;2003年
3 徐伟栋;配置高强钢筋的混凝土柱抗震性能研究[D];同济大学;2007年
4 陈彬;预应力RPC梁抗剪性能研究[D];湖南大学;2007年
5 许丽娜;活性粉末混凝土桥墩的地震响应分析[D];北京交通大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 段炼,王文长,郭苏凯;钢筋混凝土结构塑性铰的研究[J];四川建筑科学研究;1983年03期
2 刘兴远,韩富田;砖砌体抗剪强度有限元非线性分析[J];四川建筑科学研究;1989年01期
3 朱伯龙,陆洲导,胡克旭;高温(火灾)下混凝土与钢筋的本构关系[J];四川建筑科学研究;1990年01期
4 王正霖,许锡宾;预应力结构分析中采用的混凝土应力——应变曲线[J];四川建筑科学研究;1990年03期
5 吴晓涵,王灵,周强;交银金融大厦模型等效风荷载静力试验研究[J];四川建筑科学研究;1999年01期
6 吴善能,陆竹卿;低标准多层砖混结构房屋模型抗震性能的研究[J];四川建筑科学研究;1999年01期
7 蔡跃,鲁彩凤,孙泽世;修复材料的物理力学性能研究现状[J];四川建筑科学研究;1999年03期
8 侯发亮,关喜才,毛星明,桑大勇;抗震结构粘钢加固动力计算、试验与实践[J];四川建筑科学研究;2000年01期
9 胡文发,朱伯龙,黄鼎业;受损剪力墙的非线性分析[J];四川建筑科学研究;2000年02期
10 胡文发,黄鼎业;预应力混凝土结构非线性分析的新方法[J];四川建筑科学研究;2000年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周林云;万水;;GFRP桥面板截面设计与结构分析[A];2011复合材料桥梁技术研讨会论文集[C];2011年
2 王言磊;郝庆多;欧进萍;;FRP-混凝土组合桥面结构热应力分析[A];2011复合材料桥梁技术研讨会论文集[C];2011年
3 薛武军;;探讨深基坑监测中钢筋混凝土支撑梁轴力测试中的问题[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 王鹏;吕志涛;丁汉山;;全CFRP筋体外预应力梁正常使用状态的能量法研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
5 李小胜;;桥梁监控应变传感器数据处理中应注意的问题[A];第十一届后张预应力学术交流会论文集[C];2011年
6 张弛;;离心风机风井噪声治理隔振研究[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
7 梁小燕;王勇华;王正道;;RPC材料动态压缩性能的实验研究和数值模拟[A];第五届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2008年
8 陆烨;李国强;石文龙;蒋东红;;Ⅰ型大高宽比防屈曲组合钢板剪力墙的试验研究[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅱ)[C];2010年
9 张文江;曹万林;张建伟;董宏英;;钢管混凝土边框内藏钢板剪力墙抗震性能试验研究[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅱ)[C];2010年
10 朱旭东;吕西林;卢文胜;;证大喜玛拉雅酒店结构振动台试验研究[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅱ)[C];2010年
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1 曲嘉;钢纤维混凝土劈拉强度的实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘文静;LRB隔震桥梁的可靠性与等效线性化方法研究[D];华中科技大学;2010年
3 徐瑞;大型复杂结构非平稳随机振动分析方法研究[D];华南理工大学;2010年
4 潘放;通航桥梁船撞风险分析与规避措施研究与应用[D];华南理工大学;2010年
5 黄永辉;钢管混凝土拱桥拱肋病害机理与影响分析及吊杆更换技术研究[D];华南理工大学;2010年
6 吴静;多重螺旋箍筋增韧轻质混凝土抗震性能研究[D];武汉理工大学;2010年
7 孙潮;钢管混凝土格构柱与桁拱轴力弯矩相关曲线研究[D];福州大学;2009年
8 王雯璐;侧填荷载对高填方涵洞地基承载力的影响[D];吉林大学;2011年
9 赵俊;结构健康监测中的测点优化布置方法研究[D];暨南大学;2011年
10 崔科宇;人工挖孔嵌岩灌注桩承载性状的试验与理论分析[D];中南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨凤莲;配置加强箍筋混凝土短柱力学性能试验研究[D];山东科技大学;2010年
2 赵庆;土石坝坝下涵洞三维有限元分析[D];郑州大学;2010年
3 李甲甲;钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力计算方法研究[D];郑州大学;2010年
4 徐新瑞;折线形先张法预应力混凝土箱梁受力性能的分析[D];郑州大学;2010年
5 俞顺;基于模型修正及体系可靠度的桥梁结构性能评价[D];郑州大学;2010年
6 赵静超;折线先张及曲线后张预应力混凝土梁徐变性能研究[D];郑州大学;2010年
7 夏富友;基于结构检算的公路混凝土旧桥承载力评价方法研究[D];郑州大学;2010年
8 杨鹏成;某预应力混凝土框架结构施工监控技术研究[D];郑州大学;2010年
9 孙大博;大跨径波形钢腹板桥屈曲分析及设计研究[D];郑州大学;2010年
10 张辉宁;基于锚喷混凝土圬工拱桥加固加宽改造研究与应用[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贾明英,程华;碳纤维布(CFRP)加固混凝土圆柱约束效应的试验研究[J];四川建筑科学研究;2003年01期
2 余自若;阎贵平;张明波;;活性粉末混凝土的弯曲强度和变形特性[J];北京交通大学学报;2006年01期
3 支运芳,王敢峰,李立仁,陈永庆,甘民;集中荷载作用下超高强混凝土无腹筋梁抗剪强度的试验研究[J];重庆工学院学报;2005年03期
4 甘丛石;钢管混凝土弹塑性本构方程及极限承载力[J];长沙交通学院学报;1998年03期
5 蔡华炳,裴若娟;连续刚构宽箱梁剪力滞效应的计算分析[J];长沙铁道学院学报;2003年03期
6 方志,杨剑;FRP和RPC在土木工程中的研究与应用[J];铁道科学与工程学报;2005年04期
7 王睿,耿浩;在风载作用下高桥墩的非线性分析[J];长沙铁道学院学报;1999年02期
8 李小军,彭青;不同类别场地地震动参数的计算分析[J];地震工程与工程振动;2001年01期
9 陆勤;蒋永生;丁大钧;;按塑性理论计算矩形截面钢筋混凝土简支梁的抗剪强度[J];南京工学院学报;1988年01期
10 赵国璋;轴压圆钢管混凝土柱的极限分析[J];福建建筑;2000年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 刘道永;谢永亮;滕桃居;朱波;庄惠平;;软化桁架理论在抗剪计算中的应用分析[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2001年
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1 黄煜镔;混凝土脆性与力学参数的尺寸效应及其相互关系的研究[D];重庆大学;2002年
2 崔军;大跨度钢管混凝土拱桥受力性能分析[D];浙江大学;2003年
3 张国军;大型火力发电厂高强混凝土框架柱的抗震性能研究[D];西安建筑科技大学;2003年
4 曹伟;定侧压下混凝土三轴疲劳性能试验与理论研究[D];大连理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 单波;活性粉末混凝土基本力学性能的试验与研究[D];湖南大学;2002年
2 张静;钢管活性粉末混凝土短柱轴压受力性能试验研究[D];福州大学;2003年
3 王学民;锈蚀钢筋混凝土构件抗震性能试验与恢复力模型研究[D];西安建筑科技大学;2003年
4 李美云;HRB400级钢筋混凝土构件受力性能的试验研究[D];郑州大学;2003年
5 王新宁;HRB400钢筋混凝土梁抗弯性能的试验研究及有限元分析[D];天津大学;2004年
6 那丽岩;HRB400级钢筋混凝土构件受弯性能试验研究[D];湖南大学;2006年
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1 朱政奎;装配整体式钢筋混凝土结构墙的抗震性能[J];工业建筑;1986年05期
2 龚大弘;辛义德;鄢如恢;;地震区建筑结构钢的抗震性能问题[J];工程抗震与加固改造;1987年03期
3 江自强;王方;龚可;;加气混凝土砌块填墙框架农房抗震性能试验[J];华中科技大学学报(城市科学版);1989年03期
4 王占文;贮仓抗震性能研究成果通过技术鉴定[J];工业建筑;1990年10期
5 梁启智,汤海波;普通钢筋混凝土连梁抗震性能的有限元分析[J];华南理工大学学报(自然科学版);1995年01期
6 赖明,杨溥;钢筋混凝土抗震结构选型的模糊综合评判[J];建筑结构学报;1996年04期
7 蔡益燕,张跃峰,申林;交错桁架体系抗震性能[J];钢结构;2001年04期
8 颜茂兰,高永昭,武惟娜;砌块建筑设置钢筋混凝土构造柱抗震性能的研究[J];建筑砌块与砌块建筑;2002年01期
9 曹万林,樊太,张维斌,田宝发,宋文勇;异形截面钢骨混凝土柱抗震性能试验研究[J];世界地震工程;2004年02期
10 黄小坤,林祥,廖宇飚,黄拥军;陶板幕墙抗震性能试验研究[J];中国建筑金属结构;2004年08期
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1 白国良;吴涛;卞琳;朱丽华;;大型火力发电厂钢筋混凝土框排架混合结构抗震性能试验研究[A];中国钢协钢-混凝土组合结构分会第九次年会论文集[C];2003年
2 侯国艳;冀志江;李海建;;农作物秸秆建材作为抗震房屋用材的分析[A];房建材料与绿色建筑[C];2009年
3 侯国艳;冀志江;李海建;;农作物秸秆建材作为抗震房屋用材的分析[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
4 张跃峰;王书凤;;本溪采用钢管混凝土柱的住宅设计[A];中国钢协钢-混凝土组合结构协会第八次年会论文集[C];2001年
5 王迎春;姜维山;于庆荣;郝际平;张兴虎;;角钢边框复合剪力墙抗震性能试验研究[A];中国钢协钢-混凝土组合结构分会第九次年会论文集[C];2003年
6 崔大光;;劲性混凝土柱抗震性能研究现状[A];第五届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2005年
7 满杰;李德利;王增涛;;罕遇地震作用下支撑强弱对方钢管混凝土小高层住宅抗震性能的影响[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年
8 阴云芳;赵成刚;张鑫;李海旺;;某异型钢拱桁架在地震作用下的动力响应[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年
9 张建伟;曹万林;朱珩;董宏英;;再生混凝土中高剪力墙的抗震性能研究[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2009年
10 张想柏;姜维山;赵鸿铁;;含X筋的劲性钢筋混凝土柱抗震性能的试验研究[A];混凝土结构基本理论及应用第二届学术讨论会论文集(第二卷)[C];1990年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨守勇;新农村规划建设需注意房屋抗震性能[N];东方城乡报;2008年
2 钱铮;日本 建筑定期做“体检”[N];人民日报;2008年
3 陈进周;抗震型管材渐受业内关注[N];中国建设报;2008年
4 扬帆;震灾悄悄影响市民生活[N];无锡日报;2008年
5 甄书秀;房子如何防震备受关注[N];中国质量报;2008年
6 陈熹熹汪晓霞;住宅抗震性能成关注热点 抗震能力可否要写进合同[N];经理日报;2008年
7 林佳;我省全面筛查建筑抗震性能[N];福建工商时报;2008年
8 瞿学江;抗震系数考验震荡楼市[N];宁夏日报;2008年
9 五合国际(5+1 Werkhart)结构工程师 刘平;从震害谈房屋建筑的抗震性能(下)[N];中华建筑报;2008年
10 记者 杨振军;科学规划 提高新建房屋抗震性能 优化空间结构[N];甘南日报(汉文版);2008年
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1 黄选明;带暗支撑短肢剪力墙及筒体结构抗震性能试验及理论研究[D];北京工业大学;2005年
2 高慧婷;Fe/Zn复合材料及液压阻尼器抗震性能数值仿真研究[D];吉林大学;2004年
3 施刚;钢框架半刚性端板连接的静力和抗震性能研究[D];清华大学;2005年
4 刘肖凡;箱形转换层上短肢剪力墙结构体系抗震性能研究[D];武汉理工大学;2008年
5 夏训成;火电厂有粘结预应力混凝土框架抗震性能试验研究[D];武汉理工大学;2009年
6 于劲;钢异形柱结构体系抗震性能的理论分析与试验研究[D];北京工业大学;2010年
7 王飞;混凝土箱型结构的抗震性能研究[D];湖南大学;2013年
8 侯炜;钢筋混凝土核心筒抗震性能及其设计理论研究[D];西安建筑科技大学;2011年
9 李宁波;复合钢管高强混凝土柱抗震性能研究[D];清华大学;2013年
10 杨治洪;RC框架夹心节点抗震性能及设计方法研究[D];重庆大学;2010年
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1 张高峰;免拆模保温混凝土承重墙体系墙片单元的抗震性能试验研究[D];北京工业大学;2003年
2 石学粮;钢丝网墙片单元组合墙体的抗震性能试验研究[D];北京工业大学;2004年
3 常广勋;长肢—字形截面柱抗震性能试验研究及理论分析[D];北京工业大学;2005年
4 马莉;竖向地震作用下混凝土框架结构抗震性能研究[D];同济大学;2006年
5 劳文全;钢管混凝土拱桥动力特性分析[D];湖南大学;2006年
6 张卫东;考虑施工缝影响的框架结构的有限元分析研究[D];南京工业大学;2006年
7 孙义刚;砌体墙—钢筋混凝土墙组合结构的抗震性能及优化[D];湖南大学;2006年
8 林芹;高层偏心支撑钢框架结构动力反应分析[D];苏州科技学院;2008年
9 王玉;L形短肢剪力墙的抗震性能研究[D];合肥工业大学;2009年
10 王磊;钢纤维高强混凝土框架边节点抗震性能[D];郑州大学;2010年
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