干湿循环和腐蚀环境下混凝土桥墩抗侧向冲击性能研究

以滨海环境桥梁的桥墩为工程背景，拟通过理论、试验和数值模拟相结合的方法，探索在干湿循环和腐蚀环境长期影响下钢筋混凝土桥墩抗侧向冲击能力的退化及其计算。以干湿循环制度和氯离子浓度为控制指标，基于试验研究干湿循环和腐蚀环境对混凝土材料性能的影响；以落锤冲击试验获得桥墩模型在冲击过程的应变时程曲线，由此计算割线斜率并将其等效为平均应变率。.以应变率为关键指标，基于CEB推荐的率型经验公式确定钢筋和混凝土的动态强度以及混凝土动态断裂应变，以抗拉区边缘混凝土动态断裂应变为承载力极限状态，建立材料的动态本构关系，确立钢筋混凝土桥墩在侧向冲击荷载下的动态极限承载力计算模型。利用数值模拟方法，将模型试件层次的研究结果拓展到构件，建立干湿循环和腐蚀环境长期影响下钢筋混凝土桥墩抗侧向冲击动态极限承载力计算，为处于滨海环境遭撞击受损的钢筋混凝土桥墩剩余承载力评估以及新建桥墩设计提供参考。

本项目以滨海环境桥梁的桥墩为工程背景，通过理论、试验和数值模拟相结合的方法，探索在干湿循环和腐蚀环境长期影响下钢筋混凝土桥墩抗侧向冲击能力的退化及其计算。.通过制作8根混凝土墩柱试件进行通电加速腐蚀后拟静力加载试验，研究获得腐蚀钢筋混凝土墩柱承受不同形式荷载作用下的性能变化，分析研究初始损伤裂缝、混凝土强度、保护层厚度及钢筋直径对保护层内裂纹萌生、扩展及混凝土力学性能的影响。.用有限元软件Open Sees和DIANA分别对墩柱建立纤维模型单元和二维平面应力单元模型，用不同方法考虑钢筋腐蚀，分析获得钢筋腐蚀对钢筋混凝土墩柱滞回曲线，骨架曲线，耗能能力，延性，刚度退化，刚度退化等力学性能的影响。.通过以干湿循环和氯离子浓度为控制指标，基于试验研究干湿循环和腐蚀环境对混凝土材料性能的影响，并通过落锤冲击试验完成15根不同腐蚀状况的钢筋混凝土墩柱的抗侧向冲击性能的试验研究。.通过考虑混凝土墩柱的材料率效应，钢筋腐蚀力学性能退化，钢筋混凝土腐蚀粘结性能退化以及冲击侵彻性能，分析得到腐蚀钢筋混凝土墩柱的极限状态计算方法。.利用ANSYS/LS-DYNA对试验进行数值模拟，通过钢筋力学性能的退化模拟钢筋腐蚀作用，综合分析获得腐蚀率和不同腐蚀形式对钢混墩柱抗侧向冲击性能的影响。在此基础上进行拓展，分析支座形式、混凝土强度、主筋腐蚀率、撞击速度和次数以及撞击接触面结构形式等各个因素对其抗侧冲击性能的影响。.使用支持向量机方法对重复荷载下受腐蚀的钢筋混凝土构件的力学性能进行研究。获得了基于机理建模的分段型和整体型的回归公式以及基于黑箱建模的承载力预测模型以及最大裂纹宽度、跨中挠度和刚度的黑箱预报模型。使用支持向量机方法对受腐蚀钢筋混凝土柱的冲击性能进行了预报，包括单一通电加速和干湿循环锈蚀的锈蚀率预预测、冲击荷载下的钢筋应变和混凝土应变。.本项目研究获得干湿循环和氯离子腐蚀对钢筋混凝土桥墩抗侧向冲击性能的影响，建立干湿循环和腐蚀环境长期影响下钢筋混凝土桥墩抗侧向冲击动态极限承载力计算，为处于滨海环境遭撞击受损的钢筋混凝土桥墩剩余承载力评估以及新建桥墩设计提供参考。