近海桥梁非均匀腐蚀桥墩抗震性能振动台试验研究

摘要

作为交通体系中极其重要的一部分，桥梁结构对人们日常生活的影响越来越大，其在服役期内抗震性能的变化也得到越来越多的学者的关注。近海或者跨海桥梁长期暴露于恶劣的环境中，受到潮湿空气或者海水干湿循环的作用，极易受到氯离子的侵蚀而发生锈蚀。跨海桥梁结构的桥墩根据与水位线的位置关系可分为淹没区、浪溅区和潮差区、大气区三个区域，其中浪溅区和潮差区在海水的干湿循环作用、充足的日晒和氧气作用下，成为桥墩结构最容易受到腐蚀的区域。钢筋混凝土结构受到腐蚀后，各种材料的性能将会大幅降低，而这也严重影响结构的抗震性能。因此，本文针对非均匀腐蚀桥墩结构的抗震性能，综合考虑锈蚀和地震对桥墩的共同作用，采用2个锈蚀程度不同的桥墩试件和1个未经锈蚀的桥墩试件的进行振动台试验，研究其在地震作用激励下的动力响应、抗震性能和破坏机理。论文主要研究内容包括：
　　（1）对跨海桥梁的桥墩结构在氯离子环境中的锈蚀机理进行理论探索。通过对钢筋混凝土结构在海洋环境中氯离子的侵入方式和结构的锈蚀机理进行研究，对比多种加速锈蚀方案，提出使用通电加速锈蚀方法实现对本试验中试件的加速锈蚀，并利用法拉第电解定律计算得出达到预期的锈蚀率所需的通电锈蚀时间。
　　（2）完成对试验桥墩试件的设计、制作、养护和锈蚀等前期工作。以某实际工程为原型，根据国家现行规范，参考实际试验条件和相似关系，设计完成3个桥墩试件并选定配重方案；根据通电加速锈蚀试验方法的原理对其中2个试件进行加速锈蚀，使其纵筋锈蚀率分别达到5％和10%。
　　（3）设计完成振动台试验方案并进行振动台试验。通过对1个未锈蚀试件和2个锈蚀率不同的试件进行振动台试验，将获取的试验数据进行分析，在桥墩试件的加速度响应、位移响应、动力放大系数、自振周期与阻尼比、位移延性需求比以及结构耗能等方面对结构的抗震性能进行分析。试验结果表明，桥墩试件经过锈蚀后，其抗震性能降低，且锈蚀率越高，性能降低越明显。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 课题来源

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要内容

第2章 氯离子侵蚀环境下钢筋加速锈蚀研究

2.1 引言

2.2 氯离子锈蚀机理

2.3 钢筋混凝土结构加速腐蚀试验方法

2.4 本章小结

第3章 受腐蚀桥墩振动台试验设计

3.1 引言

3.2 试验试件的设计与制作

3.3 试验试件加速锈蚀

3.4 试验测试系统及地震动选择

3.5 本章小结

第4章 受腐蚀桥墩振动台试验结果分析

4.1 引言

4.2 振动台试验现象分析

4.3 结构在地震作用下的整体响应分析

4.4结构在地震作用下的局部响应分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢