PP-ECC墩柱抗震性能研究

发布时间：2020-09-02 15:55

　　强震给人类的生命财产安全带来巨大威胁,桥梁作为“生命线”工程的枢纽,一旦遭遇地震将导致巨大的直接、间接损失,并且修复困难。国内外桥梁震害表明,因RC桥墩塑性铰区缺乏良好的变形能力,致使RC桥墩延性不足,这是RC桥梁震损的重要原因之一。本文为提高RC墩柱的延性,将RC墩柱塑性铰区混凝土置换为不同厚度的高延性PP-ECC(聚丙烯工程水泥基复合材料)壳壁,并命名为PP-ECC墩柱;初步建立了PP-ECC墩柱的抗震设计准则并通过试验例证;通过墩柱模型伪静力往复加载试验、试验墩柱模型及桥梁的非线性地震时程反应对比分析了PP-ECC墩柱与RC原型墩柱在抗震性能上的差异。本文主要内容如下:(1)为了充分利用PP-ECC的高延性,基于PP-ECC墩柱塑性铰区壳壁厚度的优化设计,展开理论计算公式(屈服承载力、屈服位移、峰值承载力和峰值位移)的推导分析,进而初步建立了PP-ECC墩柱的设计准则;(2)设计制作了4个墩柱模型——1个RC原墩柱模型,3个PP-ECC墩柱模型(塑性铰区分别设置150mm、100mm和50mm厚的PP-ECC壳壁),依据伪静力往复加载试验结果,对比分析了各墩柱模型在破坏机理、承载能力、耗能能力和延性方面的差异,并探讨了PP-ECC墩柱抗震设计准则的有效性;(3)基于伪静力往复加载试验结果,分别构建了4个墩柱模型的荷载-位移三折线滞回模型,选取Ⅰ~Ⅳ类场地条件下的典型地震动进行各墩柱模型的非线性地震时程反应分析,从而深入探讨分析各墩柱模型的抗震性能;(4)以某三跨单柱墩连续梁桥为例,建立了RC桥墩-桥梁及PP-ECC桥墩-桥梁的有限元模型,依据3条Ⅱ类场地典型地震动作用下两类桥梁的非线性地震时程反应分析结果,对比分析了桥墩、支座的反应情况,从而深入探讨两类桥梁抗震性能的差异。
【学位单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U442.55
【部分图文】：

破坏形式,桥墩,桥梁

1 绪论究背景及意义梁是交通系统中极为重要的组成部分，建设成本高，修复困难，一旦遭到地震的损失，因此需要加以重点防护以减轻其在地震中的破坏。从世界范围来看，下均表现出不同程度的损毁：1971 年美国 San Fernando 发生 6.7 级地震，由于，共造成 5 座桥梁倒塌，42 座桥梁损毁的严重后果；1995 年日本阪神发生 7.0 座桥梁损伤，其中 27 座桥梁严重破坏，同时造成神户地区几乎所有交通线于世界两大地震带环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块的挤压，地震断裂带十分活跃，又特别是广大西部地区多为强震区，如发生 7.8 级大地震，桥梁几乎损毁殆尽，造成交通线路完全瘫痪；2008 年四川特大地震，造成建筑、公路、隧道、桥梁的严重损毁，其中桥梁损毁尤为严墩是桥梁的主要抗侧力构件，因此在各类桥梁震害（支座、伸缩缝、挡块、桥）中桥墩的损坏往往是最为严重的。例如 08 年汶川地震中，百花大桥出现墩交的匝道桥墩出现严重损坏[2]，如图 1-1 所示。

材料力学试验

1 绪论低、更容易分散，从而具有更好的施工性能。此外，由于 PP 纤维的疏水性和非极性质，PP-ECC 在碱性环境下具备更加优良的材料耐久性[19]。PP-ECC 作为一种基于微计的超强韧性乱向分布短纤维增强水泥基复合材料，是近年来兴起的新型工程水泥基，推动了 ECC 进一步向高性价比、可产业化方面迈进。(a) PP-ECC 单轴受拉试验(b) PP-ECC 单轴受拉破坏状态

单轴受压,本构关系,极限应力,峰值应力

上升段： 2002 ppcf， (0 ) （2下降段：oppcouppcppuoucppufffff pp， (cu 0) （2式中，fpp-c—峰值应力εo—峰值应力对应的应变fpp-u—极限应力εu—极限应力对应的应变②受拉应力应变关系：线性上升段： totofpp- ，(to ) （2应变强化段：topptotutopptupptotutotupptofffff pp -，（totu ）（2式中，fpp-to—材料屈服应力εto—屈服应力对应的应变fpp-tu—材料极限应力εtu—极限应力对应的应变

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