【摘 要】為了解提前預(yù)知三組拱橋橋墩在擬靜力低周反復(fù)荷載下的受力過程、破壞形態(tài)和破壞機(jī)理、延性以及剛度退化等特征，可采用Push-over方法模擬模型試驗(yàn)試件。對(duì)三組構(gòu)件進(jìn)行Push-over靜力彈塑性模擬，分析各種對(duì)比橋墩在低周反復(fù)荷載下的受力過程、破壞形態(tài)和破壞機(jī)理、延性等，為獲得拱橋橋墩擬靜力抗震試驗(yàn)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)提供預(yù)見性的參考。

【關(guān)鍵詞】Push-over靜力彈塑性分析；擬靜力抗震試驗(yàn)；拱橋橋墩；對(duì)比分析

1引言

Push- over靜力彈塑性分析方法是一種評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)抗震能力的新方法，近年來在國外得到廣泛的應(yīng)用[1]。Push-over方法可以研究結(jié)構(gòu)在地震作用下進(jìn)入彈塑性狀態(tài)時(shí)的受力過程、破壞形態(tài)和破壞機(jī)理、延性以及剛度退化等問題。通過單調(diào)遞增的水平荷載，結(jié)構(gòu)從彈性階段進(jìn)入到彈塑階段，結(jié)構(gòu)底部逐漸屈服，結(jié)構(gòu)剛度逐漸降低。當(dāng)結(jié)構(gòu)位移達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)位移時(shí)，則停止加大水平荷載，Push- over分析結(jié)束。結(jié)構(gòu)底部剪力與頂部位移的曲線關(guān)系、結(jié)構(gòu)塑性鉸形成的位置以及各個(gè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變形在每一步計(jì)算結(jié)果中可以得出，從而判斷結(jié)構(gòu)的變形受力、破壞形態(tài)能否滿足使用功能和設(shè)計(jì)的要求[2]。這種方法計(jì)算簡便，且具有良好的準(zhǔn)確性，避免了以往非線性動(dòng)力分析的繁雜，又兼顧了結(jié)構(gòu)的彈塑性性能，成為目前抗震設(shè)計(jì)方法研究熱點(diǎn)。

2試驗(yàn)概況

本次試驗(yàn)澆筑的模型分為三組：（1）軸壓比為0.15的普通鋼筋混凝土橋墩（RC-0.15），軸壓比為0.2的普通鋼筋混凝土橋墩（RC-0.2）；（2）軸壓比為0.15的鋼骨混凝土橋墩（SRC-0.15），軸壓比為0.2的鋼骨混凝土橋墩（SRC-0.2）；（3）軸壓比為0.15的鋼管混凝土橋墩（STC-0.15），軸壓比為0.2的鋼管混凝土橋墩（STC-0. 2），構(gòu)件設(shè)計(jì)如圖1、表1所示。

水平加載設(shè)備采用擬靜力液壓水平作動(dòng)器，由其產(chǎn)生循環(huán)水平荷載。反力架放置豎向液壓千斤頂，并與滑動(dòng)支座與反力架相連接，由其提供試驗(yàn)構(gòu)件的恒定軸向力。構(gòu)件基座用壓梁及錨桿固定，側(cè)向兩面用液壓千斤頂進(jìn)行固定防止構(gòu)件側(cè)向移動(dòng)，從而將構(gòu)件底部邊界條件模擬成固定端。本次試驗(yàn)采用的試驗(yàn)裝置如圖2所示。本次實(shí)驗(yàn)擬采用力-位移混合控制加載方法。在水平加載過程中，首先采用力控加載，每級(jí)荷載反復(fù)循環(huán)一次；構(gòu)件進(jìn)入屈服后改用位移控制加載，每級(jí)荷載反復(fù)循環(huán)三次[5]。當(dāng)構(gòu)件的承載力下降至屈服荷載的80%時(shí)，或水平荷載下降到最大值的0.8倍以下時(shí)，試驗(yàn)終止。

3試驗(yàn)?zāi)Ｐ蚉ush- over靜力彈塑性理論分析

對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行x方向的Push-over靜力彈塑性分析，得到構(gòu)件底部剪力V 和控制位移D 的關(guān)系曲線，如圖3所示。從模型理論能力譜曲線可以得出構(gòu)件理論計(jì)算值：開裂荷載，開裂位移，屈服荷載，屈服位移，極限荷載，極限位移，延性系數(shù)等，如表2所示。

4模型擬靜力抗震試驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)三組試驗(yàn)構(gòu)件進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)，將拱橋橋墩構(gòu)件頂點(diǎn)外接位移傳感器和作動(dòng)器內(nèi)部位移傳感器的測量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比及綜合分析，繪制試驗(yàn)構(gòu)件底部剪力V 和頂點(diǎn)位移D的關(guān)系曲線，即骨架曲線，如圖4所示。從試驗(yàn)構(gòu)件骨架曲線可以得出構(gòu)件試驗(yàn)實(shí)測值：開裂荷載，開裂位移，屈服荷載，屈服位移，極限荷載，極限位移，延性系數(shù)等，如表3所示。

5結(jié)論

綜合對(duì)比分析試驗(yàn)?zāi)Ｐ蚉ush- over靜力彈塑性理論計(jì)算結(jié)果和模型擬靜力抗震試驗(yàn)結(jié)果可以得到以下結(jié)論：（1）試驗(yàn)?zāi)Ｐ蚉ush- over靜力彈塑性理論計(jì)算值均比模型擬靜力抗震試驗(yàn)實(shí)測值相差小許，但理論計(jì)算結(jié)果仍可以為構(gòu)件擬靜力試驗(yàn)提供重要的參考依據(jù)；（2）通過模型試驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果的相互比較分析，反映了拱橋理論計(jì)算模型的正確性；（3）由于試驗(yàn)試件加工及制作與試件設(shè)計(jì)的偏差，構(gòu)件澆筑混凝土實(shí)際強(qiáng)度與設(shè)計(jì)強(qiáng)度的偏差，試驗(yàn)過程中試驗(yàn)誤差等因素的存在，會(huì)造成試驗(yàn)?zāi)Ｐ屠碚撚?jì)算值與實(shí)測值的不同。如果能盡可能減少上述誤差的存在，模型Push- over靜力彈塑性理論計(jì)算結(jié)果能精確的模擬試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]何政，歐進(jìn)萍.2000.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基于改進(jìn)能力譜法的地震損傷性能設(shè)計(jì).地震工程與工程振動(dòng).20（2）：31-38

[2]李峻，葉燎原.1999.Push-over分析法及其與非線性動(dòng)力分析法的對(duì)比.世界地震工程.15（2）：34-39

[3]劉軍進(jìn)，張晉，呂志濤.2002.靜力彈塑性分析（Push-over）方法在模擬偽靜力試驗(yàn)方面的應(yīng)用.建筑結(jié)構(gòu).32（8）：63-65.

[4]孫卓，李建中，閆貴平，范立礎(chǔ).2006.鋼筋混凝土單柱式橋墩抗震性能試驗(yàn)研究.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào).34（2）：160-164.

[5]湖南大學(xué)，太原工業(yè)大學(xué)，福州大學(xué)合編.建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn).北京：中國建筑工業(yè)出版社，1991.

[6]徐欣國，唐光武，鄭罡.Push-over分析方法在雙柱橋墩抗震性能評(píng)價(jià)上的應(yīng)用.公路交通技術(shù).3.88-93

[7]呂西林，金國芳，吳曉涵.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性有限元理論與應(yīng)用.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1999.