钢筋混凝土圆形桥墩正截面冲击承载力计算

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发布时间：2021-09-13

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钢筋混凝土圆形桥墩正截面冲击承载力计算
樊文才，张南，许琦
(南京工业大学土木工程学院，江苏南京210009)
[摘要】针对工程中频发的桥墩撞击事故，根据欧洲规范(CEB)推荐的率型经验公式，得到对应应变率效应
的混凝土动态抗压强度及相应动态断裂应变、钢筋的动态抗压(拉)强度；基于材料动态强度的应力一应变关系，并
考虑桥墩截面的局部削弱，推导出冲击荷载下圆形钢筋混凝土桥墩正截面极限承载力的分析和计算公式；在对试
验数据分析的基础上，通过算例验证桥墩动态极限承载力计算方法的可行性，并建议了冲击荷载下材料应变率的
取值范围。
[关键词】应变率效应；冲击；局部削弱；动态断裂应变
【中图分类号]u 443，2 [文献标识码】A [文章编号]1674—0610(2010)01—0107—06
The Calculation of Bearing Capacity of the normal Section of RC
circular Pier under compact
FAN Wencai，ZHANG Nan，XU Qi
(College of Civil Engineering，Nanjing University of Technology，Nanjing，Jiangsu 2 10009，China)
[Abstract]Aim directly at frequently accident of crash happened to bridge，according to statistical
and experiential formula recommended by CEB，dynamic concrete intensity、fracture strain and dynamic
Steel Bars intensity were obtained regarding of Strain Rate Effect；Based on The dynamic material stress—
strain relationship and local weakening of bridge pier was taken into account，the calculation method of
loading·bearing capacity of normal cross section was introduced；Contrasting to test，the feasibility of tex—
tual mathod was validated．The parameter of the train rate under impact was advised．
[Key words]strain rate effect；impacting；local weakening；dynamic fracture strain
由于钢筋混凝土圆形桥墩在桥梁美学、抗剪强
度及多次循环荷载下良好的延性和承载力等方面表
现出的优良性能，在城市立交桥和高架桥设计中，目
前较多采用钢筋混凝土圆形截面柱式墩。
在桥梁碰撞事故中，由于冲击荷载高幅值、短时
性特点，钢筋混凝土桥墩将以高于静态许多量级的
应变速率变形，使其表现出与静态受载时不相同的
力学行为，应变率效应对桥墩动态响应及极限承载
力的影响非常明显。因此，研究钢筋混凝土圆形桥
墩在冲击下的动态极限承载力，对桥梁的抗冲击性
能设计和城市的交通安全具有重大现实意义。
l 材料模型
国内外的研究。表明，由于混凝土存在应变
率敏感效应，在动态荷载作用下混凝土材料将表现
出与准静态不同的力学性能。一般认为：随着应变
率的提高，混凝土应力一应变曲线的非线性虽有所
下降，与准静态相比仍具有很好的相似性，动态抗拉
强度和断裂应变有所提高，弹性模量基本保持不变。
早期对于软钢、低碳钢和高强钢的研究表明：钢材的
拉伸强度随应变率的提高而提高。
1．1 材料应力～应变关系
1．1．1 混凝土的应力一应变关系
混凝土本构关系采用Rfisch建议的二次抛物线
和直线模型(见图1)，混凝土冲击荷载下的动态强
度or 和动态应变曲线方程表达式如下：
一f ’[2 一( 】。
【fc．
d 0≤ 8c≤ 占c“
． d
(1)
式中：厂c．d为混凝土动态抗压强度；占。为曲线峰值