近海環(huán)境氯離子侵蝕劣化下RC橋墩抗震分析

（吉林建筑大學(xué) 交通科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長春 130118）

0 引言

當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者提出了基于全壽命的橋梁設(shè)計(jì)，然后對服役期內(nèi)材料劣化對橋梁結(jié)構(gòu)性能退化的影響進(jìn)行了研究。Padgett[1]等人的研究結(jié)果表明:由于橋墩內(nèi)鋼筋的劣化，橋墩延性明顯減小，影響了結(jié)構(gòu)的抗震能力。劉西拉[2]研究表明，箍筋銹蝕比縱筋銹蝕嚴(yán)重，尤其是縱箍筋交界處，箍筋劣化會(huì)影響核心混凝土的強(qiáng)度，進(jìn)而構(gòu)件延性變小。

1 算例簡介

1.1 工程背景

某大橋位于近海環(huán)境下，為一座2×21+2×25+21m 鋼筋混凝土連續(xù)梁橋，如圖1所示。主梁采用C50 混凝土；橋墩采用C30 混凝土。1#和4#墩高7.69m，2#和3#12.69m,均為直徑1.5m 的獨(dú)柱墩。采用柱式橋臺(tái)和樁基礎(chǔ)。

圖1

1.2 鋼筋劣化模型參數(shù)

本文中鋼筋采用Opensees 軟件中的Steel02 Material 模擬鋼筋本構(gòu)。非約束混凝土采用Concrete01 材料Kent-park 模型，約束混凝土采用Concrete04材料Mander 模型模擬。參照相關(guān)文獻(xiàn)[3]用公式計(jì)算得出下圖2、3 鋼筋直徑和屈服強(qiáng)度時(shí)變模型。

圖2 縱箍筋直徑變化

圖3 縱箍筋屈服強(qiáng)度變化

1.3 材料劣化后核心混凝土的參數(shù)

該文中只模擬箍筋劣化后使核心區(qū)混凝土參數(shù)的降低，約束混凝土按照Mander 模型計(jì)算，結(jié)果如下。

表1 考慮時(shí)變的約束混凝土參數(shù)Tab.1 Time-dependent Parameters of Confined Concrete

2 截面彎矩曲率分析

選擇三種情況下對1#橋墩采用XTRACT 軟件分析：（1）僅考慮箍筋銹蝕；（2）僅考慮縱筋銹蝕；（3）縱箍筋共同銹蝕。

圖4 箍筋劣化分析

圖5 縱筋劣化分析

圖6 縱箍筋劣化分析

圖7 退化60年分析

根據(jù)圖4、5、6 可以看出，對于工況1，橋墩延性降低，其截面抗彎能力略有減小；工況2 下的橋墩截面抗彎能力和延性變化有差異性，抗彎能力降低的時(shí)候延性確在增加。這是因?yàn)榭v筋直徑的減小引起屈服強(qiáng)度的降低，在極限位移和曲率不變的情況下，屈服曲率和位移降低，在一定程度下的縱筋強(qiáng)度減小能提高結(jié)構(gòu)延性。工況3 下橋墩延性和抗彎性能都明顯減小。3種工況下的橋墩彎矩-曲率變化可以發(fā)現(xiàn)，工況3 下的橋墩抗彎能力和延性變化最大，所以抗震性能顯著降低。

6 結(jié)論

a.近海環(huán)境氯離子侵蝕會(huì)使箍筋和縱筋銹蝕，而且一樣環(huán)境下箍筋比縱筋要劣化的更快。

b.僅箍筋劣化，橋墩截面延性降低速度快；僅縱筋劣化，橋墩截面抗彎能力變小而延性變大；縱箍筋共同劣化時(shí)的橋墩截面延性和抗彎能力都明顯下降趨勢，對結(jié)構(gòu)的抗震性能最不利。