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装配式钢筋混凝土桥墩的力学性能分析

作　者: 赖安静
导　师: 王海军; 魏华
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 工程力学
关键词: 装配式桥墩力学性能抗震性能数值模拟
分类号: U443.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年，装配式钢筋混凝土桥墩的在国内外的研究及应用越发广泛，在国内建筑工业化的大环境下，发展桥墩的节段预制拼装技术也显得顺应时代的发展。装配式桥墩技术的发展不仅能给施工的便捷性带来质的飞越，也能很好的保护劳动环境，降低施工成本，对提高我国桥梁建设水平以及推进城市化建设，促进经济发展都有积极的影响。本文基于我校与日本八户工业大学的一项联合试验，就装配式钢筋混凝土桥墩的力学性能分析这一课题展开了理论分析以及数值模拟分析。试验主要考虑主筋种类，主筋粘结方式，锚固方式，和预应力筋张拉方式四个因素对构件力学性能的影响。理论分析主要采用国内外的相关规范的方法对构件的各项力学性能进行评估，讨论构件之间的力学性能差异。数值分析采用纤维梁单元法与实体单元法相结合，单参数对比分析的方式，深度剖析不同构造方式对构件整体力学性能的影响。本文的主要研究内容如下所述：1、装配式钢筋混凝土桥墩试验分析。通过分析试件的位移—荷载滞回性能，破坏形态，塑性化范围等研究构件的力学性能，对比节段拼装式桥墩构件与现浇式桥墩构件的力学性能差异以及节段拼装构件之间的力学性能差异。2、对桥墩构件的抗弯能力，抗剪能力，延性性能，耗能能力，塑性铰长度等力学性能进行理论分析。3、基于ABAQUS建立了数值分析模型，运用纤维梁单元法及实体单元法，对桥墩构件的主筋种类，主筋粘接方式，主筋固定方式，预应力筋张拉方式进行参数对比分析，研究不同参数对构件整体力学性能的影响。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-21
  1.1 引言  11-12
  1.2 装配式钢筋混凝土桥墩的国内外应用现状  12-13
    1.2.1 装配式桥墩的起源  12-13
    1.2.2 装配式桥墩国内外应用现状  13
  1.3 装配式钢筋混凝土桥墩的分类  13-16
    1.3.1 装配式钢筋混凝土桥墩的分类  13-15
    1.3.2 不同构造桥墩的力学性能特点  15-16
  1.4 装配式桥墩的国内外理论研究现状  16-18
    1.4.1 解析方法  17
    1.4.2 纤维模型法  17
    1.4.3 实体单元方法  17-18
  1.5 装配式桥墩的国内外试验研究现状  18-20
  1.6 课题的提出以及主要工作  20-21
    1.6.1 课题的提出  20
    1.6.2 课题研究的主要工作  20-21
第二章装配式钢筋混凝土桥墩的试验分析  21-48
  2.1 试验目的  21
  2.2 试件的制作概要  21-22
  2.3 试验概要  22-27
    2.3.1 试验试件设计  22-24
    2.3.2 试件构造细节  24-25
    2.3.3 试件参数一览表  25
    2.3.4 试件力学性能试验结果  25-27
  2.4 试验方法  27-28
    2.4.1 试验加载装置  27-28
    2.4.2 加载制度  28
  2.5 试验的测量  28-30
  2.6 试验结果  30-47
    2.6.1 最大荷载及破坏主要原因  30-31
    2.6.2 滞回曲线  31-36
    2.6.3 主筋的塑性化范围  36-47
  2.7 破坏状况  47-48
第三章装配式钢筋混凝土桥墩的理论分析  48-77
  3.1 引言  48
  3.2 桥墩强度特性  48-57
    3.2.1 抗弯强度  48-51
    3.2.2 抗剪强度  51-57
  3.3 桥墩延性分析  57-63
    3.3.1 滞回曲线  57
    3.3.2 骨架曲线  57-63
  3.4. 初始刚度等效刚度以及卸载刚度  63-68
    3.4.1 初始刚度  63-64
    3.4.2. 等效刚度  64-65
    3.4.3 卸载刚度  65-66
    3.4.4 恢复力模型的确定  66-68
  3.5 塑性铰长度分析  68-72
    3.5.1 塑性铰长度确定方法  68-69
    3.5.2 塑性位移确定  69
    3.5.3 塑性曲率确定  69-70
    3.5.4 现有塑性铰长度计算公式  70-72
  3.6 耗能能力  72-77
    3.6.1. 累积滞回耗能  73-74
    3.6.2 等效粘滞阻尼  74-77
第四章装配式钢筋混凝土桥墩的数值分析  77-104
  4.1 引言  77-79
    4.1.1 有限元法简介  77-78
    4.1.2 ABAQUS 简介  78-79
  4.2 材料特性  79-84
    4.2.1 混凝土应力应变关系  79-81
    4.2.2 钢筋应力应变关系  81-82
    4.2.3 混凝土损伤因子的确定  82-84
  4.3 模型的建立  84-87
    4.3.1 纤维梁单元法  84-85
    4.3.2 实体单元法  85-87
  4.4 数值计算结果分析  87-98
    4.4.1 主筋对试件力学性能的影响  87-88
    4.4.2 主筋的粘结方式对构件力学性能的影响  88-92
    4.4.3 主筋底部固定方式对构件力学性能的影响  92-95
    4.4.4 预应力筋的张力方法对构件力学性能的影响  95-98
  4.5 本章小结  98-104
    4.5.1 模型整体应力分布状况  98-101
    4.5.2 模型钢筋应力分布状况  101-102
    4.5.3 数值分析小结  102-104
第五章结论与展望  104-106
  5.1 结论  104-105
  5.2 展望  105-106
参考文献  106-109
附录 A 试件破坏情况  109-114
在学研究成果  114-115
致谢  115

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