钢筋混凝土桥墩延性抗震性能计算方法研究

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发布时间：2021-09-13

资料介绍

钢筋混凝土桥墩延性抗震性能计算
刘书杰
(上海市政交通设计研究院有限公司，上海200030)
方法研究
摘要：结合实例分析，通过对M—N曲线数值分析、截面弯矩一曲率曲线数值分析和静力弹塑性分析三种计算压弯构件承载力方
法的比较研究，得出截面弯矩一曲率曲线数值分析和静力弹塑性分析可充分考虑桥墩屈服后的延性性能，并在计算结果上可相互
佐证，而在设计地震作用下利用M—N 曲线数值分析将结构设计成完全弹性是不切实际也不经济的。
关键词：延性；M—N曲线；弯矩一曲率曲线；静力弹塑性分析
0 弓I言
桥梁结构是生命线工程系统中的关键部分，在地震
发生后的紧急救援和抗震救灾、灾后重建中有着极其重
要的作用。因此，桥梁在地震中一旦遭受了严重的破
坏，必然给救灾工作造成巨大困难，而且可能使次生灾
害加重，从而导致非常巨大的经济损失。为此，桥梁结
构地震可靠性和抗震性能问题成为人们关注的焦点。
桥梁结构的抗震计算理论经历了静力法、反应谱
法和时程分析法三个阶段。目前，延性设计、减隔震设
计等方法已在各国抗震规范中得到不同程度的应用。
我国现行抗震规范JTG／TB02—01—2008《公路桥梁抗
震设计细则》在具体设计方法上摈弃了89版《公路工
程抗震设计规范》概念模糊的综合影响系数C，建立起
延性构件与能力保护构件之间的梯次关系，完善了桥
梁的延性抗震理论_1]。
延性，通常是指在初始强度没有明显退化情况下
的非弹性变形能力，它包括两个方面的能力：一是承受
较大的非弹性变形，同时强度没有明显地下降；二是利
用滞回特性吸收能量的能力。一般的中大型桥梁结构
均要求在大地震激起的反复弹塑性变形循环下即使严
重损伤也不致倒塌，这就对桥梁结构的非线性变形能
力提出了要求。
1 桥墩延性抗震性能的计算方法
桥梁结构的抗震性能很大程度上取决于桥墩的抗
震性能。而桥墩的抗震性能与截面形式、纵向钢筋的
配筋率、钢筋的强度、横向箍筋的配箍率及配箍形式等
因素有关。在上述相关因素确定的情况下，用什么方
法来评价桥墩的抗震性能就显得尤其重要。
收稿日期：2O13 04—01
44上咯N。．3 2013
一般钢筋混凝土桥墩均属压弯构件，其随着荷载
的不断增加，要经历弹性、混凝土开裂、受拉钢筋屈服
及屈服后延性发展四个阶段。国内规范针对混凝土构
件不同的工作阶段提出了相应的计算方法，主要有三
种：截面承载力M—N 曲线数值分析、截面弯矩一曲率
(M一 )曲线数值分析及静力弹塑性分析(Push—
over)。
1．1 截面承载力M—N曲线数值分析
本方法主要计算桥墩在弹性阶段的截面承载力，
其相关公式均需满足以下假定条件 J：
(1)截面在受力过程中始终保持平面；
(2)不考虑混凝土的抗拉能力；
(3)混凝土及钢筋的应力一应变关系呈线性。
虽然受拉混凝土在弹性工作阶段也有一定的塑性
变形，但截面抗弯刚度较大，挠度和截面曲率很小，荷
载一挠度曲线或弯矩一曲率曲线基本接近直线。
偏心受压构件的典型M—N 曲线见图1，图中B
(M ，N )是大小偏心的分界点，任意内力组合C(M，
N)若在AB段表示是大偏心受压，若在BD段表示是
小偏心受压。