近海环境氯离子侵蚀劣化下RC桥墩抗震分析

（吉林建筑大学 交通科学与工程学院，吉林 长春 130118）

0 引言

当前国内外学者提出了基于全寿命的桥梁设计，然后对服役期内材料劣化对桥梁结构性能退化的影响进行了研究。Padgett[1]等人的研究结果表明:由于桥墩内钢筋的劣化，桥墩延性明显减小，影响了结构的抗震能力。刘西拉[2]研究表明，箍筋锈蚀比纵筋锈蚀严重，尤其是纵箍筋交界处，箍筋劣化会影响核心混凝土的强度，进而构件延性变小。

1 算例简介

1.1 工程背景

某大桥位于近海环境下，为一座2×21+2×25+21m 钢筋混凝土连续梁桥，如图1所示。主梁采用C50 混凝土；桥墩采用C30 混凝土。1#和4#墩高7.69m，2#和3#12.69m,均为直径1.5m 的独柱墩。采用柱式桥台和桩基础。

图1

1.2 钢筋劣化模型参数

本文中钢筋采用Opensees 软件中的Steel02 Material 模拟钢筋本构。非约束混凝土采用Concrete01 材料Kent-park 模型，约束混凝土采用Concrete04材料Mander 模型模拟。参照相关文献[3]用公式计算得出下图2、3 钢筋直径和屈服强度时变模型。

图2 纵箍筋直径变化

图3 纵箍筋屈服强度变化

1.3 材料劣化后核心混凝土的参数

该文中只模拟箍筋劣化后使核心区混凝土参数的降低，约束混凝土按照Mander 模型计算，结果如下。

表1 考虑时变的约束混凝土参数Tab.1 Time-dependent Parameters of Confined Concrete

2 截面弯矩曲率分析

选择三种情况下对1#桥墩采用XTRACT 软件分析：（1）仅考虑箍筋锈蚀；（2）仅考虑纵筋锈蚀；（3）纵箍筋共同锈蚀。

图4 箍筋劣化分析

图5 纵筋劣化分析

图6 纵箍筋劣化分析

图7 退化60年分析

根据图4、5、6 可以看出，对于工况1，桥墩延性降低，其截面抗弯能力略有减小；工况2 下的桥墩截面抗弯能力和延性变化有差异性，抗弯能力降低的时候延性确在增加。这是因为纵筋直径的减小引起屈服强度的降低，在极限位移和曲率不变的情况下，屈服曲率和位移降低，在一定程度下的纵筋强度减小能提高结构延性。工况3 下桥墩延性和抗弯性能都明显减小。3种工况下的桥墩弯矩-曲率变化可以发现，工况3 下的桥墩抗弯能力和延性变化最大，所以抗震性能显著降低。

6 结论

a.近海环境氯离子侵蚀会使箍筋和纵筋锈蚀，而且一样环境下箍筋比纵筋要劣化的更快。

b.仅箍筋劣化，桥墩截面延性降低速度快；仅纵筋劣化，桥墩截面抗弯能力变小而延性变大；纵箍筋共同劣化时的桥墩截面延性和抗弯能力都明显下降趋势，对结构的抗震性能最不利。