基于UHPC环箍约束的混凝土桥墩抗震加固研究

发布时间：2020-06-30 20:47

【摘要】：桥梁抗震减灾日益得到国际桥梁工程界的高度重视,除新桥设计外,面对早期大量设防水准不足的旧桥,有必要研发高效实用的抗震加固方法。历次震害表明,桥墩是地震中的易损构件,改进和发展既有桥墩的抗震加固方法,具有十分重要的意义。本文的主要研究内容如下:(1)总结国内外既有桥墩抗震加固方法,分析各自优势与不足。结合高强度、高韧性、高耐久性的超高性能混凝土(UHPC)新型材料,探讨通过UHPC包裹柱脚提供套箍约束的可能性。(2)针对抗震性能不足的低配筋率墩柱,提出采用UHPC宽条带套箍和多条带间隔套箍的两种抗震加固构造措施。结合旧桥抗震加固需求,设计并制作了5个低配筋率墩柱试件。其中1个为对比试件(不采取加固措施),2个为宽条带套箍加固,2个为多条带间隔加固,加固高度取1倍和2倍柱截面宽度。(3)通过对加固后墩柱试件开展拟静力试验,发现UHPC宽条带套箍效应显著,宽条带UHPC套箍加强区与承台间易形成薄弱面,多条带间隔加固可使塑性铰区弯曲裂缝充分发展,在套箍加强区高度较小时,纵筋压屈可能成为最后破坏形态,UHPC套箍加固能提升原墩柱水平抗力(约8%~36%),UHPC套箍加固能降低未加固墩柱的残余变形(降低侧移率约18%~50%),1倍柱宽高度的UHPC套箍对原墩柱滞回耗能有提升(5.9%~37.9%)。(4)基于Opensees软件,建立了能够反映UHPC套箍效应的仿真计算模型,对墩柱试件开展数值仿真分析,分析试件在变幅加载下的滞回特性,与试验结果进行比对,验证试验结果的准确性。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U445.72
【图文】：

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地处欧亚板块的东南部，受环太平洋地震带和欧亚地震带的影响，是从我国现行《中国地震烈度区划分图》（1990 年编制）中可以看到，土位于地震基本烈度 7 度或 7 度以上地区，有很大面积的国土位于（见图 1-1）。同时，我国公路桥梁和城市桥梁数量庞大，根据交通 2017 年年末，我国公路桥梁已达 83.25 万座。

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东南大学硕士学位论文综上所述，在地震灾害下，道路、桥梁若能够保持良好的工作状态，能够大大救援工作，最大程度中减少灾害损失。利用科学的抗震方法使道路、桥梁此类”工程在地震中保证其结构的完整性和安全性应该是抗震工作的重点。而在桥梁的抗震问题中，桥墩作为桥梁的关键部件之一，在地震中是最薄弱的环易发生损害。从以往的桥梁震害调查报告来看，钢筋混凝土桥墩通常是最容易的桥梁构件。而我国 90%以上的桥墩是钢筋混凝土桥墩，数量巨大。既有桥墩在设计之初未按照抗震要求进行设计，有的抗震设防标准低，亦或抗震能力不20 年来，我国在桥梁抗震设计工作方面没有给予足够的重视，89 年颁布的《公震设计规范》（JTJ004-89），其采用的抗震设计方法早已无法满足现代桥梁的要求，也正因如此，导致在汶川地震，玉树地震中，大量桥梁遭到严重损坏，产损失间接增加。到了 2008 年我国才颁布了《公路桥梁抗震设计细TG/TB02-01-2008），引入了国际上广泛使用的延性设计理论，提高设防标准，始推广两阶段设计法。然而我们公路桥梁和城市桥梁量大面广，其中有很大数服役的旧桥，其抗震设计是不符合现行规范要求的。

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