钢筋混凝土圆柱式桥墩曲率延性系数影响因素研究

（重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074）

钢筋混凝土圆柱式桥墩曲率延性系数影响因素研究

于继克

（重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074）

采用有限元分析方法，对不同设计参数的桥墩截面进行弯矩曲率分析，得到不同设计参数的桥墩弯矩曲率曲线。通过面积相等原则确定等效屈服曲率，得到不同设计参数下的桥墩等效屈服曲率和极限曲率。通过对墩柱截面设计参数的影响因素分析，得到桥墩曲率延性系数和延性能力的主要影响因素。

桥墩；弯矩曲率分析；延性能力；曲率延性系数

0 引言

众所周知，桥梁的抗震性能在很大程度上取决于桥墩的抗震性能。桥墩主要是靠自身的延性来减小地震对桥梁的破坏，常用曲率延性系数作为衡量桥墩延性的量化设计指标。因此，本文通过有限元分析软件，对桥墩曲率延性系数影响因素进行研究，从而得到影响桥墩延性能力的主要影响因素，希望能为今后的抗震设计提供参考。

1 桥墩曲率延性系数的定义

钢筋混凝土桥墩的延性能力通常来自其塑性铰区截面的转动能力，塑性铰区截面的转动能力可通过截面的曲率延性系数来反映。截面屈服后的曲率与截面极限曲率的之比叫做截面的曲率延性系数，可用公式（1）来表示。

2 桥墩曲率延性系数影响因素建模分析

2.1 有限元建模

钢筋混凝土桥墩的主要设计参数有:混凝土强度、纵向配筋率、横向配箍率、轴压比等。本文采用有限元分析软件ucfber建立了上述不同设计参数桥墩截面模型，其中，钢筋采用有强化段的应力应变关系，约束混凝土材料和非约束混凝土材料的应力应变关系采用 Mander 本构模型，箍筋采用环式箍筋形式。

2.2 影响因素分析

2.2.1 对桥墩混凝土强度因素分析

表1 桥墩不同混凝土强度对曲率延性系数的影响

由表1，桥墩采用的混凝土强度越大，桥墩的曲率延性系数越小，桥墩的延性能力也越差。

2.2.2 对桥墩纵向配筋率因素分析

四种模型参数：横截面面积S=5.027；保护层厚度d=5cm ；轴压比μ=0.2；横向配箍率ρ(h)=0.41%；混凝土强度采用C40混凝土；纵向钢筋配筋率分别为ρ(z)=0.92%，ρ(z)=1.23%，ρ(z)=1.53%，ρ(z)=1.84%，ρ(z)=2.14%。桥墩曲率延性系数与纵向配筋率的关系如表2所示。

表2 桥墩不同纵向配筋率对曲率延性系数的影响

由表2可知，桥墩纵向配筋率越大，桥墩的曲率延性系数越小，桥墩的延性能力也越差。

2.2.3 对桥墩横向配箍率因素分析

四种模型参数：横截面面积S=5.027；保护层厚度d=5cm ；轴压比μ=0.2；纵向配筋率ρ(z)=1.53%；混凝土强度采用C40混凝土；横向配箍率分别为ρ(h)=0.16%，ρ(h)=0.21%，ρ(h)=0.27%，ρ(h)=0.41%，ρ(h)=0.82%。桥墩曲率延性系数与横向配箍率的关系如表3所示。

表3 桥墩横向配箍率对曲率延性系数的影响

由表3可知，桥墩纵向配筋率越大，桥墩的曲率延性系数越大，桥墩的延性能力也越好。

2.2.4 对桥墩轴压比因素分析

四种模型参数：横截面面积S=5.027；保护层厚度d=5cm ；轴压比μ=0.2；纵向配筋率ρ(z)=1.53%；横向配箍率ρ(h)=0.41%；混凝土强度采用C40混凝土；轴压比分别为μ=0.2，μ=0.3，μ=0.4，μ=0.5，μ=0.6。桥墩曲率延性系数与轴压比的关系如表4所示。

表4 桥墩不同轴压比对曲率延性系数的影响

由表4可知，桥墩轴压比越大，桥墩的曲率延性系数越小，桥墩的延性能力也越差。

3 结论

研究表明，钢筋混凝土圆柱墩的曲率延性系数随桥墩混凝土强度、纵向配筋率、横向配箍率以及轴压比的增大而增大。

[1] 重庆交通科研设计院. 公路桥梁抗震设计细则[S]. 北京：人民交通出版社，2008

[2]周传道.公路桥梁钢筋混凝土墩柱位移延性研究[J].地震工程与工程震动,2014,34 (3) : 62-67.

[3]何圣.钢筋混凝土桥梁弹塑性抗震分析方法研究[D]：重庆:重庆交通大学,2015

[4]范立础，卓卫东. 桥梁延性抗震设计[M].北京：民交通出版社,2001

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