【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于桥梁抗震性能的，具体涉及一种混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法。
技术介绍
1、近海桥梁是沿海地区人员流动和物流联通的重要纽带，由于其所处的高盐度、高湿度海蚀环境，近海桥梁发生腐蚀损伤和倒塌的风险远远高于内陆地区结构。我国是一个地震多发地区，地震活动频繁，腐蚀和地震灾害的双重影响将导致结构产生严重性能损伤，同时降低结构抗震能力，增加地震经济损失和人员伤亡。
2、gfrp筋作为纤维增强聚合物，具有耐腐蚀性和抗拉强度高的优点，已成为海岸结构中钢筋的优秀替代品；目前常用的一种近海桥梁采用混合配筋结构的桥墩进行支撑的，混合配筋结构桥墩包括有耗能钢筋、箍筋和gfrp筋；但耗能钢筋、箍筋和gfrp筋均存在腐蚀退化问题，但现有的抗震性能评级以及损伤程度的评价均是针对单一材料的配筋结构，因此不适用混合配筋结构。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，能够针对不同材料性能退化进行同期计算，另外能够在抗震性能评估时保证精度和效率。
2、本专利技术提供了如下的技术方案：
3、提供了一种混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，包括：
4、根据gepr筋的材料性能退化规律和处于不同性能退化阶段的特征，预测混合配筋中gepr筋的性能退化情况；
5、根据混合配筋中耗能钢筋和箍筋的位置以及服役时间，预测混合配筋中耗能钢筋和箍筋的性能退化情况；
6、建立包含混合配
7、根据桥梁各部分构件的力学行为特征，对桥梁各部分构件进行力学行为模拟，并根据桥梁的场地特征、所处区域地震活动特征和地震加速度设计反应谱形式，对桥梁进行激励，评估桥梁中桥台、固定支座和活动支座的抗震性能。
8、优选地，所述混合配筋中gepr筋的性能退化情况为gfrp筋时变抗拉强度和时变弹性模量；所述混合配筋中耗能钢筋和箍筋的性能退化情况为耗能钢筋和箍筋的时变残余直径和时变残余屈服强度；所述桥墩的抗震性能为桥墩的残余位移、延性、承载力和能量耗散；所述桥台、固定支座和活动支座的抗震性能为桥梁的位移、固定支座的最大变形量和移动支座的最大变形量。
9、优选地，所述gepr筋的材料性能退化规律和处于不同性能退化阶段的特征是基于对制备的内嵌gfrp筋的混凝土试块样本进行浸泡实验，并根据浸泡实验的数据确定的；
10、预测混合配筋中gepr筋的性能退化情况时，需要确定混合配筋中gepr筋的退化速率；所述混合配筋中gepr筋的退化速率k为：
11、
12、其中，a为材料退化过程的相关常数，ea为材料的活化能，r为气体常量，t为热力学温度。
13、优选地，所述根据混合配筋中耗能钢筋和箍筋的位置以及服役时间，预测混合配筋中耗能钢筋和箍筋的性能退化情况包括：
14、根据混合配筋中耗能钢筋和箍筋的位置以及服役时间，确定耗能钢筋和箍筋表面的氯离子浓度；
15、根据耗能钢筋和箍筋表面的氯离子浓度，借助comsol多物理场分析软件和有限差分法，确定混凝土内部深度与氯离子浓度时变关系曲线；
16、以耗能钢筋和箍筋表面氯离子浓度达到临界氯离子浓度为基准，确定耗能钢筋和箍筋的去钝化时间；
17、根据混凝土内部深度与氯离子浓度时变关系曲线以及耗能钢筋和箍筋的去钝化时间，确定耗能钢筋和箍筋的初始锈蚀时间；
18、根据初始锈蚀时间，确定锈蚀触发后耗能钢筋和箍筋腐蚀电流密度，并依据钢筋的锈蚀经验，预测混合配筋中耗能钢筋和箍筋的性能退化情况。
19、优选地，所述依据钢筋的锈蚀经验，预测混合配筋中耗能钢筋和箍筋的性能退化情况为：
20、耗能钢筋或者箍筋服役t年后的残余直径d(t)为：
21、
22、其中，d0为耗能钢筋或者箍筋的初始直径，icorr为腐蚀电流密度，δt为锈蚀持续时间；
23、耗能钢筋或者箍筋时变残余屈服强度fy(t)为：
24、fy(t)＝[1-0.005qcorr(t)]fy0
25、其中，qcorr(t)为耗能钢筋或者箍筋的质量损失率，fy0为耗能钢筋或者箍筋的初始强度；
26、耗能钢筋或者箍筋的质量损失率qcorr(t)为：
27、qcorr(t)＝[1-(d(t)/d0)2]×100。
28、优选地，所述包含混合配筋的桥墩的时变评估模型包括反映gfrp筋的应力与应变关系的有限元模型；所述gfrp筋的应力与应变关系包括gfrp筋在拉伸或压缩过程中失效的可能性；
29、确定gfrp筋失效的方式是采取应力陡降方式。
30、优选地，建立包含混合配筋的桥墩的时变评估模型时，采取gfrp筋受压方向的峰值强度为峰值抗拉强度的百分之40％-60％，gfrp筋受压方向的弹性模量为gfrp筋拉伸方向的弹性模量。
31、优选地，所述评估设定时间间隔内桥墩的抗震性能包括：
32、根据建立的包含混合配筋的桥墩的时变评估模型，以低周往复加载的方法，确定未锈蚀桥墩以及不同服役期间桥墩的滞回曲线；
33、根据确定的处于不同服役期间桥墩的滞回曲线，确定桥墩的残余位移、延性、承载力和能量耗散变化趋势，以评估设定时间间隔内桥墩的抗震性能。
34、优选地，所述根据桥梁各部分构件的力学行为特征，对桥梁各部分构件进行力学行为模拟时，将桥梁采用弹性梁柱单元进行力学行为模拟，将活动支座、固定支座和桩基系统采用零长度单元进行力学行为模拟，将桥墩采用非线性梁柱单元进行力学行为模拟，且桥墩的塑性沿桥墩的高度方向发展。
35、优选地，所述根据桥梁的场地特征、所处区域地震活动特征和地震加速度设计反应谱形式，对桥梁进行激励，评估桥梁中桥台、固定支座和活动支座的抗震性能包括：
36、分析桥梁所处场地特征，根据中国地震动参数区划图，获取场地水平设计加速度反应谱最大值smax和特征周期tg，以便确定地震加速度设计反应谱形式，并通过peer数据库筛选多条地震动记录；
37、将地震动记录调幅至指定峰值地面加速度，依次对桥梁进行激励，并记录桥梁的位移、固定支座的最大变形量和移动支座的最大变形量，以评估桥台、固定支座和活动支座的抗震性能。
38、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
39、(1)通过对混合配筋结构中不同材料性能退化进行同期计算，为全服役期内劣化结构模型建立提供材料精细化本构模型，从而对桥墩的抗震性能评价的更加准确和高效；对桥墩的抗震性能评价采用低周往复加载的方式进行，对桥梁的其他部分构件的抗震性能采用地震动激励的方式确定，从而进一步的保证对整个桥梁抗震性能评价的准确性以及高效性。
40、(2)桥本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，其特征在于，所述混合配筋中GEPR筋的性能退化情况为GFRP筋时变抗拉强度和时变弹性模量；所述混合配筋中耗能钢筋和箍筋的性能退化情况为耗能钢筋和箍筋的时变残余直径和时变残余屈服强度；所述桥墩的抗震性能为桥墩的残余位移、延性、承载力和能量耗散；所述桥台、固定支座和活动支座的抗震性能为桥梁的位移、固定支座的最大变形量和移动支座的最大变形量。
3.根据权利要求1所述的混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，其特征在于，所述GEPR筋的材料性能退化规律和处于不同性能退化阶段的特征是基于对制备的内嵌GFRP筋的混凝土试块样本进行浸泡实验，并根据浸泡实验的数据确定的；
4.根据权利要求1所述的混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，其特征在于，所述根据混合配筋中耗能钢筋和箍筋的位置以及服役时间，预测混合配筋中耗能钢筋和箍筋的性能退化情况包括：
5.根据权利要求4所述的混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，其特征在于，所述依
6.根据权利要求1所述的混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，其特征在于，所述包含混合配筋的桥墩的时变评估模型包括反映GFRP筋的应力与应变关系的有限元模型；所述GFRP筋的应力与应变关系包括GFRP筋在拉伸或压缩过程中失效的可能性；
7.根据权利要求6所述的混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，其特征在于，建立包含混合配筋的桥墩的时变评估模型时，采取GFRP筋受压方向的峰值强度为峰值抗拉强度的百分之40％-60％，GFRP筋受压方向的弹性模量为GFRP筋拉伸方向的弹性模量。
8.根据权利要求1所述的混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，其特征在于，所述评估设定时间间隔内桥墩的抗震性能包括：
9.根据权利要求1所述的混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，其特征在于，所述根据桥梁各部分构件的力学行为特征，对桥梁各部分构件进行力学行为模拟时，将桥梁采用弹性梁柱单元进行力学行为模拟，将活动支座、固定支座和桩基系统采用零长度单元进行力学行为模拟，将桥墩采用非线性梁柱单元进行力学行为模拟，且桥墩的塑性沿桥墩的高度方向发展。
10.根据权利要求1所述的混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，其特征在于，所述根据桥梁的场地特征、所处区域地震活动特征和地震加速度设计反应谱形式，对桥梁进行激励，评估桥梁中桥台、固定支座和活动支座的抗震性能包括：
...【技术特征摘要】
1.一种混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，其特征在于，所述混合配筋中gepr筋的性能退化情况为gfrp筋时变抗拉强度和时变弹性模量；所述混合配筋中耗能钢筋和箍筋的性能退化情况为耗能钢筋和箍筋的时变残余直径和时变残余屈服强度；所述桥墩的抗震性能为桥墩的残余位移、延性、承载力和能量耗散；所述桥台、固定支座和活动支座的抗震性能为桥梁的位移、固定支座的最大变形量和移动支座的最大变形量。
3.根据权利要求1所述的混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，其特征在于，所述gepr筋的材料性能退化规律和处于不同性能退化阶段的特征是基于对制备的内嵌gfrp筋的混凝土试块样本进行浸泡实验，并根据浸泡实验的数据确定的；
4.根据权利要求1所述的混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，其特征在于，所述根据混合配筋中耗能钢筋和箍筋的位置以及服役时间，预测混合配筋中耗能钢筋和箍筋的性能退化情况包括：
5.根据权利要求4所述的混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法，其特征在于，所述依据钢筋的锈蚀经验，预测混合配筋中耗能钢筋和箍筋的性能退化情况为：
6.根据权利要求1所述的混合配筋劣化桥梁时变抗震性能评价方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：苑溦，姜静达，仲青，武雯，徐芬，
申请(专利权)人：江苏开放大学江苏城市职业学院，
类型：发明
国别省市：
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