钢筋混凝土桥墩抗震加固方法研究

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桥梁是现代交通系统中的重要组成部分,其作为交通生命线的枢纽,在震时疏散、震后救援方面起到至关重要的作用。地震作用下钢筋混凝土桥墩是桥梁结构中的易损坏构件,同时桥墩作为桥梁承重的下部结构,是维持桥梁抗震性能的关键,一旦遭受破坏将导致落梁或桥梁整体倒塌。因此,如何提高钢筋混凝土桥墩抗震性能的工作受到了越来越多学者的关注。为此,本文基于OpenSees有限元软件,研究钢套管加固法、碳纤维布加固法、体外预应力筋加固法以及不同的钢管加固方式(全高加固、套管加固、墩底局部加固)对钢筋混凝土桥墩抗震性能的影响,以期为钢筋混凝土桥墩的抗震加固与改造提供借鉴。主要研究内容与结论如下:(1)运用OpenSees软件建立了考虑墩底纵筋粘结滑移的钢筋混凝土桥墩数值模型,并对钢筋混凝土桥墩拟静力试验与振动台试验进行了模拟。结果表明,数值模型计算的滞回曲线与拟静力试验曲线吻合良好,数值模拟所得的位移时程曲线与振动台试验结果吻合较好。(2)构建了钢筋混凝土桥墩分别采用钢套管加固、体外预应力筋加固与CFRP布加固的计算模型,通过时程分析发现,三种加固方法均可有效减小钢筋混凝土桥墩的峰值位移与震后残余位移。在远断层地震动作用下,钢套管加固法对桥墩峰值位移的降幅最大;在近断层脉冲型地震动作用下,体外预应力筋加固法对桥墩峰值位移的约束效果最好;无论在远断层地震动还是近断层脉冲型地震动作用下,体外预应力筋加固法对桥墩震后残余位移的降低幅度最大,且不同剪跨比下的残余位移抑制率都可达60%以上。(3)利用圆钢管对钢筋混凝土桥墩分别进行了全高加固、套管加固、墩底局部加固。滞回弹塑性分析表明,各加固方式对桥墩承载能力与耗能能力的提高幅度由大到小为全高加固、墩底局部加固与套管加固。时程分析发现,全高加固对墩顶峰值位移响应的约束效果始终最好。全高加固可大幅增强桥墩的抗弯性能,墩底局部加固可小幅提高桥墩的抗弯性能,套管加固对桥墩抗弯性能的提升可忽略不计。
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