1. 研究目的与意义
随着社会经济飞速发展、科技进步日新月异,人口分布逐渐密集于城市。地震作为一种严重自然灾害不仅因其巨大能量释放而造成大量地面建筑物和各种工程设施的破坏与倒塌,而且次生灾害中因交通及其它设施的毁坏面造成的间接经济损失更是十分巨大。例如,在1994年northridge地震中,伤亡不足百人,而造成的经济损失高达200亿美元,1995年阪神大地震,死亡5500多人,造成的经济损失高达1000亿美元,震后的恢复重建工作花费两年多时间,耗资近1000亿美元。
国内外近几十年来的破坏性地震的震害表明,下部结构和基础的严重破坏是引起桥梁倒塌,并在震后难以修复使用的主要原因。桥梁墩台和基础的震害是由于受到较大的水平地震力瞬时反复振动在相对薄弱的截面产生破坏而引起的。在现代混凝土桥梁结构中,桥墩是结构体系中最易遭受地震破坏的构件,因钢筋混凝土桥墩破坏而导致的桥梁严重破坏甚至倒塌现象,已成为现代桥梁震害的最主要特征。
基于这种的特征,本研究通过对桥墩箍筋使用量的研究,提出有益的公式,有利于提高桥墩抗震的延性,减少墩柱的侧向变形,提高桥梁的稳定性,减少在地震中的人员伤亡和经济损失。另一方面,本课题研究对箍筋约束混凝土桥墩的变形能力计算评估及精确具有重要的意义,为桥墩的抗震设计提供参考。
2. 国内外研究现状分析
不同研究者通过不同方法得到柱变形能力与箍筋用量的数学表达式,部分成果已应用于一些设计规范。由于约束箍筋对于钢筋混凝土柱变形能力的重要影响,各国规范都对塑性铰范围内的约束箍筋最低用量有明确的规定,不同规范之间的形式上差异较大。研究者也针对钢筋混凝土柱端约束箍筋用量的确定方法进行了大量的试验研究,提出了各自的建议公式。
迄今为止,关于桥墩延性与约束箍筋用量之间的研究成果还不甚多。目前已有的参见文献的主要有watson、paulaypriestley、saatcioglurazvi和shamin a.sheikh等人的研究成果,以及国内较早对此进行研究的刘庆华和后来研究者卓卫东、吕西林等人的研究成果。
例如watson等研究者对分析结果统计回归后,建立了约束箍筋用量与曲率延性系数关系的计算公式,考虑的主要参数包括轴压比、纵筋配筋率及柱的截面形状。而paulaypriestley等人对watson的公式进行简化,提出了更为简捷的公式。主要考虑了轴压比、曲率延性系数响的影响。加拿大的sheikh教授是rc抗震性能研究方面著名学者,在大量试验研究的基础上,建议了约束箍筋模型,考虑了曲率延性和轴压比的关系。
3. 研究的基本内容与计划
研究的内容:
整理研究国内外规范及学者对箍筋约束混凝土桥墩的侧向变形能力的计算方法,注意圆形截面、矩形截面的区别。收集整理国内外箍筋约束混凝土桥墩的抗震试验数据,包括圆形截面、矩形截面。基于国内外箍筋约束混凝土桥墩的抗震试验数据评估各侧向变形能力计算公式的计算精度,得出有益的经验。研究提出箍筋约束混凝土桥墩的侧向变形能力与轴压比n和配箍特征值λcv的关系公式,提出同时适用于圆形截面、矩形截面的统一计算模型。
计划:
4. 研究创新点
我国现行的三水准两阶段设计方法首先是对结果进行小震得承载力设计,然后验算弹性塑性从间的变形,通过概念设计和构造措施保证结果达到大震不倒的要求。这种的感念设计方法从总体上把握结构的抗震性能,一形成具有较好耗能能力的延性破坏,包括了一些性能设计的思想,对结果的性能有一些模糊的要求,在这方面具有合理积极的一面。目前基于性能的设计理念已经得到广泛认可基于性能的设计主要要求社抗震设计从宏观定性的目标相具有体量化得多重目标过渡。
