采用ANSYS对单柱式矩形截面桥墩的受力性能进行有限元数值分析，对型钢混凝土结构数值模拟中材料本构
的定义、有 限元建模和边界条件设置等关键技 术进行研 究，计算构件延性 系数 并分析位 移延性 系数 的影响 因素 。结果表 明：
在其 它条件不变的情 况下，位移延性 系数随含钢率、体积配箍率和剪跨 比的增加而增大，随轴压比的增加 而减小。
【关键词】 型钢混凝土；桥墩；延性系数；影响因素；本构关系
【中图分 类~-]U443．22 [文献标 识码 1A 【文章编 号11005—6270{2012)03-0071-04
Ductility Factor Analysis of the Steel Reinfored Concrete H er
UU Na W ANG Xiu—xin
(School of Civil Engineering，Southeast University，Nanjing Jiangsu 210096 China)
Abstract： Finite element numerical analysis of single column and rectangular section pier using ANSYS com—
puter program were conducted and the mechanical behaviors of these piers were analysed．A series of pivotal
numerical simulation technologies about steel reinforced concrete structure such as defining material model，
establishing finite element model and setting up boundary conditions were studied．The displacement ductility
factor had been calculated ，which influencing factors had been analysed．It turned out that at the other condi—
tions remain unchanged，displacement ductility factor increase with the increase of shaped steel ratio、volumetric percentage of stirrups and shear span ratio．But with the increasing of axial compression ratio，displacement
ductility factor become smaller．
K ey words：steel reinfored concrete；pier；ductility factor；influencing flactorls：constitutiVe relation
0 前 言
柱式桥墩是公 路桥梁 中普遍使 用的一种桥墩 形式 ．主
要有单柱式 、双 柱式 、哑铃式以及混合双 柱式 4种 ．柱身截
面有圆形 、矩形 、六 角形 和八角形等 。因为桥梁结构 的大部
分塑性铰都设 置在墩柱上 ．墩柱 的延性性能直接影响结构
的总体延性状态 。因此墩柱的延性研究至关重要。延性是表
征变形能力的一个 重要参数 。是指结构 、构件或构件截面在
承载能力没有 显著下降的情况下承受变形 的能力 通常用
延性系数来表示构件延性 的大小 ．最常用 的为 曲率延性 系
数 和 位 移 延性 系 数 曲率 延 性 系数 通 常 用 于 反 映 延 性 构 件
临界截面的相对延 性．位移延性 系数则用于反映延性构件
局部 以及延性结构整体 的相对延性 。
对混凝土桥梁 ．钢筋混凝土桥墩的延性是通过桥墩塑
性铰 区的塑性转动能力 获得 的．普通钢筋混凝土桥墩常常
无法提供结构遭遇罕遇地震时所 需的位移延性 ．而 型钢 混
凝土结构与传统的钢结构或钢筋 混凝 土结构相 比．具有很
强的性能优势和经济优势【--．采用 型钢及箍筋约束混凝土概
念设计 的桥墩 ．可以提供结构所需 的位移延性 。我国现有的
型钢混凝土结构设计规程尚不完善 ．型钢混凝 土桥墩 的延
性 研 究 更 是 很 少 ．因此 ．为 较 为 准确 全 面 的 了解 型 钢 混 凝 土
桥墩的受力性能 ．需 要采 用有 限元方法等数值模拟技术来
进行研究 。已有试验研究表明 。影响型钢混凝土柱位移延性
系数 的主要因素有轴压 力系数 、体积配箍率 、剪跨 比 、配 钢
率和混凝土强度等[21
l 有 限 元数 值 模 拟
1．1 单元类型
混 凝 土 采 用 Solid65单 元 ．关 闭 Solid65单 元 的压 碎 功
能r将混凝士单 轴受 压强度设 为一1)，否则计算难收敛 。型钢
和钢垫板采用 Solid45单元 ．纵 筋和箍筋采用 Link8单元
1．2 材 料 属 性
1．2．1 混 凝 土 材 料 模 型
目前 组合 结构 的有限元 模拟 多采 用单 一的 混凝 土本
构 ．然而组合结构的混凝土截面往往有多个 约束 条件不同
的区域 ．因此有必要对不同区域 采用不 同的混凝土应力一应
变关 系。本文将型钢混凝土桥墩截面混凝土划分为 2个 区
缝 墅熊箜 丝壅墨塑熊堑丝壅 ，如图 1所示。箍筋外

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