Page 265 - 《振动工程学报》2025年第9期

第 9 期 尹康帅，等：氯离子侵蚀作用下的典型钢筋混凝土梁桥时变抗震性能分析 2195

式中，f c 为核心混凝土的峰值压应力；f l 为考虑箍筋 所示。上部结构采用箱梁截面，梁高为 1.8 m，采用
c
c
锈蚀的侧向约束应力；ε c 为核心混凝土的峰值压应 C50 混凝土，一期和二期恒载合计为 268.7 kN/m。桥
c
变；ε cc 为核心混凝土的极限压应变；ρ s 为箍筋的体 墩采用方形截面双柱墩，截面尺寸为 1.4 m×1.4 m，墩
u
积配箍率；f yc,t 、ε suc, 分别为锈蚀箍筋的劣化屈服强度 高为 7 m，采用 C40 混凝土，保护层厚度为 50 mm；桥
t
和劣化极限拉应变。 墩纵筋采用 HRB400 级钢筋，直径为 28 mm，单根墩

柱 布置 36 根 ， 配 筋 率 为 1.13%， 极 限 拉 应 变 取 0.13；
2 梁 桥 模 型 建 立 箍筋采用 HRB335 级钢筋，直径为 16 mm，箍筋间距
为 100 mm，体积配箍率为 0.55%，极限拉应变取 0.09。

桥台采用坐式桥台，宽度为 12 m，背墙高度为 2 m，
2.1 工程背景
桥台与主梁之间的伸缩缝宽度为 10 cm。支座采用
本文以某一典型三跨 RC 连续梁桥为研究算例， 盆式支座，P2 号墩设置固定支座，P1 号桥台、P3 号
并假设该桥的氯离子侵蚀环境为潮汐区。其跨径布 墩和 P4 号桥台设置活动支座。墩柱是梁桥关键的
置为 3×30 m， 场 地 类 别 为Ⅱ 类 ， 抗 震 设 防 烈 度 为 抗震构件，其受氯离子侵蚀的影响也更为显著，因此

7 度，梁桥纵断面、横断面和支座布置示意图如图 1 本研究只考虑墩柱的抗震性能退化。

9000
3000 3000 3000
1275
1175
700 180
P1 P4
140 140
P2 P3 700
桥梁纵断面图
550

P1 P2 P3 P4
固定支座 纵桥向活动支座 横桥向活动支座 双向活动支座 桥梁横断面图
支座布置图

图 1 梁桥结构示意图（单位：cm）
Fig. 1 Schematic diagrams of girder bridge structure (Unit: cm)

2.2 材料性能劣化规律 纵筋；此外，无论是纵筋还是箍筋，极限拉应变的劣
化 程 度 都 要 显 著 大 于 钢 筋 屈 服 强 度 的 劣 化； 使 用
式 (1) 中各参数的概率分布参考文献 [24,34] 的
BIONDINI 模型时，纵筋和服役前期的箍筋的极限拉
研究进行取值，如表 2 所示 [24,34] 。根据表 2 中所给各参
应变降幅最大，使用 DU 模型时，服役后期的箍筋的
数的分布情况，采用 Monte Carlo 方法抽取 50000 组
极限拉应变降低最为明显，这说明 BIONDINI 模型
样本，得到纵筋和箍筋初始锈蚀时间的概率分布，如
和 DU 模型分别对较低和较高的锈蚀率更为敏感；
图 2 所示。可以看出，采用对数正态分布能很好地
而使用张模型时，并没有出现钢筋极限拉应变的显
拟合钢筋初始锈蚀时间的分布规律，对数标准差 s、
著降低。
位置参数 μ lo 和尺度参数 σ scal 这三项拟合参数均列
e
c
核心混凝土峰值压应力、峰值压应变和极限压
于图中。选用均值代表初始锈蚀时间，计算得出纵 应变的时变劣化规律如图 4 所示。在考虑混凝土力
筋的初始锈蚀时间为 18.5 年、箍筋的初始锈蚀时间 学性能、钢筋有效直径和屈服强度劣化的基础上，
为 13.6 年。 工况 1 表示不考虑钢筋极限拉应变劣化的情况，工
基于初始锈蚀时间，计算各服役时间点下的材 况 2～4 分别表示采用 DU 模型、张模型、BIONDINI
料性能参数，其中钢筋的锈蚀率、屈服强度和极限 模 型 考 虑 钢 筋 极 限 拉 应 变 劣 化 的 情 况 。 由图 4 可
拉应变的时变劣化规律如图 3 所示，由图 3 可知：由 知：箍筋锈蚀后箍筋对核心混凝土的约束减弱，导致
于纵筋和箍筋采用相同的性能劣化模型，且箍筋的 核心混凝土的峰值压应力、峰值压应变和极限压应
直径小于纵筋，因此在同一服役时间点下，箍筋锈蚀 变不断降低；各工况下的劣化规律与箍筋极限拉应
率、屈服强度和极限拉应变的劣化程度要明显大于 变的劣化趋势大致相同，工况 2、3、4 下核心混凝土