从十九世纪后半叶开始，混凝土中配置钢筋组合成钢筋混凝土的建筑材料开始出现，随后钢筋混凝土也开始作为主要的桥梁建筑材料，并且发展十分迅速。从最开始的对钢筋混凝土结构的物理力学性能的不了解到越来越完善的经验及理论体系，发展至今，随着人们对钢筋混凝土力学性质的不断研究和广泛的试验，到19世纪末、20世纪初，终于造出较为符合力学原理、配筋相对合理的桥梁结构。于是，钢筋混凝土开始作为合格的材料被普遍用于桥梁建筑。而当中高墩桥梁就是非常重要的一个领域。中国作为一个地域辽阔的国家，山区平原分布都比较复杂，海洋地域分布也十分宽广。随着我国交通行业的迅速发展，尤其是高等级公路的兴建，越来越多的高墩桥梁结构被用于交通道路中，首先是山区，地形复杂，地理环境恶劣，而高墩桥梁有着山区交通巨人的作用，可以很好的连接各种山崖溪谷和复杂地貌，几乎可以说是千米一高桥。再就是跨海大桥，我国经济实力的不断提高和我国沿海地区经济快速发展的需要，跨海大桥作为经济发展基础设施，从而导致高墩桥梁的不可替代的作用。而跨海大桥有着跨度大，水动力状况复杂，施工难度大，技术要求高以及投资总量大等特点，因此，筑建一座各方面性能都达到要求的高墩桥梁显得特别重要。其中一项极其重要的要素就是抗震性能。

四川汶川地震的桥梁震害深刻的启示高墩桥梁的抗震性能的重要性。由于国内外都缺乏高桥墩经受高烈度地震的经验，故而想要震害后修复是十分困难的。那么就要求我们一开始就设计修筑出达到一定强度抗震要求的高桥墩。国内外许多震害表明，桥墩是桥梁结构体系中最易遭受地震破坏的构件^[1]。而影响高墩抗震性能的因素当中有日常环境浸蚀，包括混凝土碳化和钢筋锈蚀。其中钢筋腐蚀是钢筋混凝土桥墩所面临的最大的耐久性问题。特别是在环境相当恶劣的海洋中的跨海大桥和山区中的高墩桥梁，海洋大气中的盐雾腐蚀是跨海桥梁设计和建造过程中必须重视的课题。^[2]

针对高墩桥梁对抗震性能的需求以及迫切性，国内外许多专家学者对高墩桥梁的抗震性能及钢筋锈蚀的影响做了很多深入的研究。

杨荣生^[3]根据研究对象采用的计算模型、分析手段和研究范畴的不同,己有对高耸结构的相关研究大致可分为:线弹性地震反应分析、弹塑性地震反应及墩柱位移延性能力、考虑高阶振型参与的MDOF体系地震需求修正方法。邱春杰^[4]等以钢筋混凝土墩柱拟静力试验为背景,通过截面等效方法将受腐蚀墩柱三维模型简化为二维平面模型,利用有限元软件DIANA中自带的钢筋腐蚀本构定义腐蚀,采用混凝土全应变旋转裂缝模型模拟分析了单调荷载和低周反复荷载下受腐蚀墩柱的抗震性能。柳春光^[5]等基于氯离子腐蚀作用模型,对混凝土中钢筋锈蚀机理及过程开展了研究,进而建立了钢筋直径及屈服强度的退化模型。赵桂峰^[6]等也为了研究近海隔震桥梁在全寿命周期内锈蚀损伤后的抗震性能,对近海隔震桥梁进行基于钢筋坑蚀效应的地震易损性分析。李贵乾^[7]等基于OpenSees的钢筋混凝土桥墩拟静力试验数值进行分析。李正英^[8]等也研究了钢筋混凝土高墩抗震性能评价指标。

国外专家学者W Yuan^[9]等考虑腐蚀损伤的影响建立了沿海桥墩抗震模态。T Watanabe^[10]等利用超声波检测评估腐蚀诱导裂纹和钢筋腐蚀。A Parghi^{[11, 12]}等先后提出FRP约束下钢筋砼桥墩的抗震性能 - 分形因子分析及用FRP复合材料改造非地震设计的圆形钢筋混凝土桥墩的地震坍度评估。M Dogan^[13]研究了地震作用下混凝土加筋锈蚀破坏。

通过研究，我们可以不断更新高墩抗震性能的经验理论，从而提高桥梁的耐久性。而桥梁作为交通道路中不可或缺的纽带，它连接各地，带动区域经济文化互动，从而提高我国的经济文化实力。因此桥梁高墩的研究无异于会为我国的交通行业的发展注入新活力，为经济实力的提高带来不可估量的收益。

2. 研究的基本内容与方案

钢筋混凝土墩柱中的纵向钢筋是受力和抵抗变形的主要抗体，是保证承载力所必需的结构构件。当结构中混凝土在各种因素作用下发生耐久性劣化，出现裂缝和损伤，容易导致钢筋锈蚀。由于纵向钢筋的直径和截面积小，锈蚀后的强度将显著降低，使结构的承载力严重折减而产生安全问题。

针对这一课题，毕业设计包含的主要内容有：查阅相关文献，了解桥梁的抗震性能及其分析方法、了解钢筋锈蚀对墩柱受力性能的影响；熟悉结构有限元OpenSees分析的基本过程和原理，掌握一种有限元分析软件建立桥梁结构计算模型的基本内容和过程。进一步了解考虑钢筋锈蚀的钢筋混凝土高墩有限元模拟方法。并通过实例，采用有限元分析法对考虑钢筋锈蚀的高墩抗震性能进行研究。

最后得出研究结论，分析钢筋混凝土锈蚀对桥梁高墩抗震性能的具体影响。

主要任务及要求：