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加固受损钢筋混凝土桥墩抗震性能的数值分析研究
| 论文题名： | 加固受损钢筋混凝土桥墩抗震性能的数值分析研究 |
| 关键词： | 受损钢筋混凝土桥墩;加固工艺;抗震性能;纤维增强复合材料;数值分析 |
| 摘要： | 地震引起的桥墩损伤，将带来严重的结构隐患，甚至导致桥墩坍塌，必须对受损桥墩进行修复。而桥梁修复期间导致的交通中断，对灾害发生后的救援工作，以及灾后的重建工作将带来重大的不利影响。针对这一问题，国内外对快速修复地震损伤桥墩的新技术开展了研究，主要有钢套筒加固和FRP缠绕加固等形式。但目前针对加固已受损桥墩的理论和试验研究，以及不同加固技术的比较研究还很少。本文将采用有限元方法对加固地震损伤桥墩进行模拟，研究加固受损桥墩的抗震性能，并比较不同加固技术的抗震效果。 本文采用ANSYS有限元分析软件分别模拟了钢套管约束加固、碳纤维增强复合材料（CFRP）布和玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）布缠绕加固等三种技术修复的地震损伤钢筋混凝土桥墩。探讨了有限元模型中的单元选择、材料属性、网格划分、破坏准则等对抗震性能分析结果的影响，提出了合理的有限元模型。 本文运用单元生死功能模拟受损桥墩的加固，对比分析加固受损桥墩和加固未受损桥墩的计算结果，并与试验结果进行比较。结果表明，钢套管加固受损与未受损桥墩的骨架曲线和滞回曲线很接近，CFRP布和BFRP布加固受损桥墩的计算结果与加固未受损桥墩差异较大，但与试验结果相比，加固未受损桥墩的计算结果与试验值更接近。 通过理论和有限元计算分析确定桥墩的屈服位移，对钢套管、CFRP和BFRP三种方式加固受损钢筋混凝土桥墩施加低周反复荷载，对比分析原桥墩和加固桥墩的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、荷载退化曲线、刚度退化等抗震性能。研究结果表明，钢套管加固桥墩的抗震性能要优于BFRP和CFRP加固桥墩，钢套管加固后桥墩的强度和刚度分别提高了61.06％、60.57％，而BFRP和CFRP没有提高桥墩的强度和刚度，但提高了桥墩的延性。 本文分别对三个加固模型进行了参数分析，探讨钢套管厚度以及FRP布层数和弹性模量对加固桥墩抗震性能的影响。结果显示，壁厚对钢套管的加固效果有较大的影响，而层数和弹性模量对FRP的加固效果影响较小。综合加固效果和经济性，推荐采用厚度为0.7mm的钢套管进行加固。 |
| 作者： | 李雪琼 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 邓军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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