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美国规范中对于矩形桥中的
柱子的搭接纵向钢筋的抗震评估
摘要
在这项研究中，ACI规范规定的的规定是否充分。矩形桥涵中的翻板配筋的充分性进行了数值研究。对总共324个带有搭接配筋的R/C矩形桥柱进行了推覆分析。推翻分析，共对324个带有搭接配筋的R/C矩形桥柱进行了分析，使用了以前开发的计算机程序的修改版本。使用以前开发的计算机程序的修改版本，对324个带有搭接配筋的矩形桥梁柱进行了推覆分析。该计算机建模是基于柱子截面的弯矩-曲率分析。柱子截面的弯矩-曲率分析，并加入了粘结/滑动机制和混凝土约束模型。该计算机模型是基于柱子截面的弯矩-曲率分析，并包括一粘结/滑动机制和混凝土约束模型。在这项研究中，该程序在本研究中，对该方案进行了修订，以整合横向箍筋对混凝土约束的有效性。钢筋对混凝土约束和搭接片的有效性。夹持。在分析中应用了恒定的轴向载荷。研究中涉及的参数有：搭接片长度。柱箍筋的体积比和轴向荷载比。研究结果结果表明，柱子的顶部侧向荷载-位移特征的特性，当柱子底部的搭接长度增加时，柱子的顶部横向荷载-位移特性会增强。长度时，柱子的顶部横向荷载-位移特性得到了加强。为了确保最小为了确保柱子的最小位移延性为4.0，搭接件短至30phi;b（phi;b=长边）。短至30phi;b（phi;b=纵向钢筋直径）的搭接应避免在预期的塑性铰链位置进行。应避免在预期的塑性铰链位置进行搭接。在广泛的轴向范围内，最佳的性能是在广泛的轴向载荷比中表现出最佳性能的是具有ACI等级的柱子。具有ACI的A级和B级拉伸拼接的柱子表现得最好。并在侧面用ACI规范要求的箍筋进行加固。抗震设计的要求。
1 介绍
遥控装置中的搭接处，如果不仔细处理，可能成为潜在的损坏位置，特别是当暴露在短时间内的完全反向循环载荷如地震载荷和爆炸。可以说，在世界各地的大多数高桥中，柱子的纵向钢筋是用从柱脚延伸出来的启动杆拼接的。此外，在60年代和70年代初建造的老桥中，柱底的搭接是压缩型的，长度短至钢筋直径的20倍。除此以外，在某些情况下。横向柱子加固的不标准箍筋即使是重力负载的柱子，也没有足够的容积率被使用。高大的桥柱和多层建筑底部的搭接处位于潜在的塑料铰链区，如果细节做得不好，在地震中就会出现严重的损坏。此外，在反向周期性荷载下，横向配筋可能无法提供足够的横向配筋可能无法为受压的核心混凝土提供足够的约束。对核心混凝土的压力和足够的对搭接处的夹紧作用以防止脱粘。因此因此，混凝土覆盖层可能会过早地开始剥落，并且搭接钢筋的锚固可能会由于完全反转下的分裂作用而迅速退化。在完全反转的循环荷载下的分裂作用。同时因此，钢筋混凝土柱的延性能力大大降低，可能会导致脆性。柱的延展能力大大降低，这可能导致脆性破坏。从过去的大地震中吸取的教训表明这种在搭接区的脆性破坏造成了柱的全部或部分倒塌。通过图片描述的案例建筑物和桥梁墩柱的这种破坏的图片描述如下图中所示。
在这项研究中，对基于FORTRAN语言的计算机程序进行了修改，以包括横向箍筋的影响。修改以包括侧向箍筋的影响对混凝土约束和搭接夹持的影响。该程序的独特之处该程序的独特之处在于整合了粘结-滑移机制和混凝土约束模型。滑动机制和混凝土约束模型的整合。柱截面的弯矩-曲率分析。ACI规范的抗震规定，这些规定主要是为建筑柱子制定的。本研究还对ACI规范的抗震条款进行了评估，这些条款主要是针对建筑柱子的。本研究还评估了ACI规范的抗震规定，这些规定主要是为建筑支柱制定的，在提供搭接配筋的细节方面是否足够矩形桥梁柱中的搭接配筋细节。
1.1 ACI规范的规定
根据ACI 318-11规范[1]，有两个级别的
张力搭接--A类和B类。
张力搭接的长度是张力发展长度的一个函数。
ld，如下所示。
ACI规范规定，拉伸变形钢筋的搭接应是B级接头，但A级接头除外。
的搭接应是B级搭接，但A级搭接在以下情况下是允许的
(a) 提供的钢筋面积至少是整个长度上分析要求的两倍。
提供的钢筋面积至少是分析所需的整个长度上的两倍
(b) 总钢筋的二分之一或更少的钢筋在规定的搭接范围内被连接。
在所要求的搭接长度内进行拼接。如果预计柱子会经历横向负荷（如地震或爆炸袭击），搭接应被设计为B级拉伸搭接，因为所有柱子的钢筋都被设计为B级。因为所有的柱子钢筋通常都是在同一位置拼接的。
对于箍筋的体积比，地震--如加州交通局的设计规范。
318-11[1]为R/C矩形柱提供了以下规定。
矩形柱的规定如下。矩形箍筋的总面积应不小于公式中的要求。
其中，Ash = 横向钢筋（包括桁架）的总横截面积。横向钢筋（包括桁架）的总横截面积，mm2垂直于尺寸 hc 的总横截面积，mm2； s = 横向钢筋的间距，沿纵轴测量。横向配筋的间距，mm2；s = 沿柱子纵轴测量的横向配筋间距，mm的横向钢筋间距，mm； hc=柱芯的横截面尺寸柱芯的横截面尺寸，沿柱的纵向轴线测量，mm； hc=柱芯的横截面尺寸，沿柱的纵向轴线测量，mm的截面尺寸，mm； f ′c= 混凝土的规定圆柱抗压强度，MPa； f混凝土的规定圆柱抗压强度，兆帕； fyh =横向钢筋的规定屈服强度，兆帕； Ag.横向钢筋的规定屈服强度，MPa；Ag = 柱截面的总面积，mm2；Ach = 面积。Ag = 柱截面的总面积，mm2；Ach = 柱芯测量的面积，mm2。Ach = 横向配筋外侧的柱芯面积，mm2。横向配筋的间距应不超过
(a) 最小构件尺寸的四分之一
尺寸的四分之一，(b) 纵向钢筋直径的六倍，和
(b) 纵向钢筋直径的六倍，以及 (c) 根据公式定义的sx。
其中 hx = 箍筋或串珠腿在柱子所有面上的最大水平间距，mm。箍筋或串联腿在柱子所有面上的最大水平间距，mm。sx的值x的值不应超过150毫米，也不需要小于100毫米。连杆或重叠箍筋的腿的间距不得超过在垂直于柱子纵轴的方向上的中心间距不得超过350毫米。在垂直于柱子纵轴的方向上，交叉杆或重叠箍腿的中心间距不得超过350毫米。
1.2 背景文献回顾
一些研究人员进行了实验调查，以研究带有搭接配筋的高桥柱的抗震性能。Sun等人测试了两个大型矩形桥柱，其搭接细节较差。两根柱子都暴露在恒定的轴向负荷率（施加的轴向负荷与柱子的轴向容量之间的比率0.15，并分别对其强轴和弱轴进行横向循环加载。强轴和弱轴。这两根柱子由于滑移而过早失效由于搭接区的滑移而过早地失效。Chung等人进行了一项研究，以评估具有环形桥墩的抗震性能，并制定了通过加装玻璃纤维板来提高其抗震能力的方案，同时也制定了适当的极限延性设计理念。在低度和中度地震区的极限延展性设计概念。强度的设计理念。在三种不同的轴向载荷水平下，对9个测试样本进行了准静态测试。这项研究的结果表明，在潜在的塑性铰链区域有搭接的非抗震设计的柱子，塑性铰链区域的非地震设计的柱子似乎在低延性水平下失败。这归因于搭接件的脱粘，而脱粘的原因是长的发展长度不够。导致长条的发展长度不足。纵筋的发展长度不足而造成的。用玻璃纤维板外部包裹的试验柱在位移方面有明显改善。的测试柱在位移方面有明显的改善延展性。在一项研究中，Kim等人评估了在纵向钢筋上进行搭接的Ramp;B桥墩的抗震性能。的数据，以便为制定改进的的抗震设计标准提供数据。在这一过程中，我们发现了一种分析的非线性滞后行为和延性能力的分析方法。桥墩在地震下的非线性滞后行为和延性能力的分析方法被提出。计算机程序，即高等教育中的钢筋混凝土分析。评估系统技术（RCAHEST），被用来分析R/C结构。新开发了一个搭接钢筋元素，用以预测搭接的弹性行为。然后，通过与作者开发的测试数据进行比较，验证了所提出的数值方法。作者最后得出结论，所提出的模型描述了桥墩的非弹性行为具有合理的准确性。在中度地震区，不允许在潜在的塑性铰链区进行纵筋搭接而不增加跨度约束。Chung等人进行了实验测试。进行了实验测试，以评估先前受损的R/C柱的抗震延性。柱的抗震延性。试验参数包括约束比、纵向钢筋的搭接纵向钢筋的搭接，以及加装纤维增强的聚合物（FRP）材料。研究的目的是要在研究的目的是利用假动态试验（PDT），将遥控桥墩置于人工地震中，并将其作为一项重要指标。桥墩的抗震性能，并对其进行准静态试验。在准静态试验（QST）中检验其抗震性能。试验结果表明除了带有搭接纵筋的普通试件外，大部分试件的抗震性能都很好。纵筋的普通试件外，大多数试件在PDT过程中的预破坏一般都表现出良好的残余抗震性能。试验结果还表明，在潜在的塑性铰链区域加装纤维复合材料包边的R/C墩表现出弯曲延展性增强。结论是：搭接接合的R/C墩特别脆弱，需要进行改造以确保在以后的地震中具有良好的抗震性能。地震中获得良好的抗震性能。Haroun和Elsanadedy进行了一个测试项目。对具有不充分搭接长度的R/C桥柱的按比例模型进行了测试。不足的搭接长度。三根柱子按原样进行了测试构建的配置进行测试，而10个试样则在加装不同的FR值后进行测试。在加装了不同的FRP护套系统后进行测试。A在建成的柱子中观察到脆性破坏，原因是由于搭接的纵向钢筋的粘结性变差，在建成的柱子中出现了脆性破坏。强度。镶有FRP护套的圆形柱子在循环性能上有明显的改善。他们的循环性能有了明显的改善。然而。在方形夹层柱上进行的试验显示，在搭接的纵向钢筋上的夹持力得到了有限的改善。在搭接区域的夹持方面的改进是有限的。增强柱子的延展性。Bousias等人测试了45个矩形柱子，其中有普通的和变形的竖杆。在循环弯曲的情况下恒定的轴向载荷。测试参数包括预测试参数包括搭接的预设和长度以及改造的类型。整个柱子上的混凝土套，或CFRP包覆在不同的层数下对塑性铰链区域进行包覆和从底座开始的应用高度。测试结果的测试结果表明，带肋条的老式柱子在底部搭接的带肋钢筋的老式柱子，其循环变形能力和能量都有所下降。循环变形能力和能量耗散。碾压肋条的直端仅有15巴直径的搭接显著降低了抗弯能力，并使强度和刚度在峰值后迅速下降。强度和刚度迅速下降，能量耗散能力低。结论是，在带有肋骨的柱子中的柱子中，FRP包裹不能完全消除非常短的搭接对受力能力和能量消耗的不利影响。对受力能力和能量耗散的不利影响。直杆两端很短的搭接（如15巴直径左右）对受力能力和能量耗散的不利影响。靠近底部。此外，在有直筋的柱子中，即使是遥控夹层也不能完全恢复循环变形循环变形能力和能量耗散能力恢复到整体柱的水平。如果原始柱子有很短的搭接，例如15phi;b。在Chang等人的另外两项研究中，对60多个大型圆形和矩形柱子进行了测试，包括对试样的测试，包括被设计成代表1987年之前和之后在台湾建造的柱子。在这些测试试样中，假定在桥梁柱子中的搭接细节是最差的。未改造的柱子的测试结果与用CFR改造的柱子进行了比较。与加装CFRP护套、钢护套和R/C护套的柱子进行比较。遥控护套。测试表明，由于混凝土的抗压强度较差混凝土的抗压强度和塑料铰链区的搭接问题。为提高延性和抗剪强度而制定的改造措施并不总是有效。强度的改造措施并不总是有效的。结论是，直接应用CFRP不能提供足够的约束应力以增加搭接的纵向钢筋之间的摩擦力。纵向钢筋之间的摩擦力。对搭接长度为40phi;b的矩形柱进行了测试。测试结果显示在1.5和2.0的低延性下，搭接的柱子出现了失效。的低延性，是由纵筋拼接处的粘结失效引起的。
ElGawady等人研究了8个0.4比例的Ramp;B柱的循环行为。这些柱子包含了的设计细节，以模拟1971年以前在华盛顿建造的桥柱。CFRP和钢套和钢护套被纳入柱子的改造中。与未改造的柱子一起作为参考试样。这些柱子在恒定的重力荷载和不断增加的横向荷载循环下进行了测试。我们注意到建成后的试件有两种失效模式，即纵向钢筋的低循环疲劳和搭接片失效。观察到所有改造后的试件都是由于纵向钢筋的低循环疲劳失效而导致的失败。纵向钢筋的低循环疲劳破坏，这是由于大的拉伸和压缩应变反作用的结果。在钢筋中通常有1-5个反转的等幅度的应变。改造措施改善了位移延展性、能量耗散和等效粘性阻尼。
Ghosh和Sheikh[14]的另一项研究集中于对现有的R/C柱进行抗震升级，这些柱子有不良的搭接和不适当的横向支撑加固。在潜在的塑性铰链区域，现有的Ramp;D柱子的搭接不完善，横向约束加固不充分。在潜在的塑性铰链区域的横向约束加固不足。一共12根柱子接受了模拟地震荷载的考验。程序中研究的变量包括下列因素的影响的影响，CFRP在地震前加固和地震后改造的有效性。缺陷的柱子，以及轴向载荷水平的影响。柱子横截面形状和横向钢筋细节的影响。这项研究的结论是，在塑性铰链区域的搭接细节不完善，导致了塑性铰链区域的显著减少。韧性和不稳定的静力行为，以及由于过早的强度下降而导致的强度下降。改造用CFRP对柱子进行改造后，延展性和强度行为得到了改善。然而，改善的程度将取决于柱子在改造前所经历的破坏。在目前的研究中，对全尺寸的矩形高桥柱进行了推力分析，在其底部有搭接的他们的底部。在分析中应用了恒定的轴向载荷。参数研究的变量包括搭接长度。柱箍的体积比和轴向载荷比。研究的响应参数包括研究的响应参数包括载荷-位移特性特性，柱子位移延展性，以及极限滑移和延伸应变。
2 推翻分析
在本研究中，使用面向对象的计算机程序对带有搭接钢筋的R/C矩形柱进行了推演分析。一个面向对象的计算机程序，该程序以前是由作者在该程序由作者之一在早期研究中开发。该计算机程序是用FORTRAN 90语言编写的计算机程序被修改以用于本研究。
该程序基于柱子的弯矩-曲率分析，包含了粘结/滑移机制和凝固模型。由于该程序最初是为用FRP夹层约束的柱子开发的，因此必须对其进行修改，以包括FRP夹层的有效性。它必须被修改以包括横向箍筋的有效性钢筋对混凝土约束和搭接片的有效性。夹持的有效性。这个简单的工具将能够帮助结构工程师进行推覆分析。这个简单的工具将能够帮助结构工程师对R/C矩形梁进行推覆分析。的推倒分析，并对有搭接钢筋和有不同体积比的侧向箍筋。柱子的输入数据，如柱子尺寸、钢筋细节、搭接长度、混凝土抗压强度等。通过一个输入文本文件读
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