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原文传递 CFRP加固预制节段拼装桥墩抗震性能分析

论文题名：	CFRP加固预制节段拼装桥墩抗震性能分析
关键词：	混合体系节段拼装桥墩;数值建模;参数敏感性;抗震性能
摘要：	预制节段拼装桥墩具有施工工期短，对环境影响小，构件质量易保证等优点。但其在地震作用下耗能能力差、整体刚度较低，在中高烈度地区的应用受到限制，鉴于此，本文采用桥墩加固的方法，提高预制节段拼装桥墩的耗能能力及整体刚度，以达到提升桥墩抗震性能的目的。　　本文研究的节段拼装桥墩采用底部节段与承台现浇，其余节段预制拼装的混合体系该体系兼具现浇与预制桥墩的特点。考虑到碳纤维增强复合材料（CarbonFibreReinforcedPlastics，简称CFRP）具有强度大，自重轻、柔性好、易剪裁等优点，且易于施工和震后更换。本文采用CFRP对混合体系节段拼装桥墩进行加固，以提升混合体系节段拼装桥墩的抗震性能。结合既有混合体系节段拼装桥墩试验，开展了CFRP加固混合体系节段拼装桥墩的拟静力数值研究，并验证数值模型的准确性；以CFRP加固高度、加固厚度及节段接缝位置加固作为设计参数，分析其对桥墩的塑性损伤、整体刚度、耗能能力的抗震性能指标的影响；基于单节点塑性损伤分析思想，研究混合体系节段拼装桥墩和CFRP加固混合体系节段拼装桥墩的力—位移曲线简化计算方法。具体开展了以下几个方面的研究工作：　　（1）结合混合体系节段拼装桥墩及CFRP加固混合体系节段拼装桥墩试验，采用ABAQUS建立桥墩的三维实体有限元数值分析模型，并对比分析了数值模拟结果与试验结果，验证建模方法可用性。　　（2）基于建立的桥墩建模方法和模型，开展CFRP加固混合体系节段拼装桥墩的参数敏感性研究，选取CFRP加固高度、加固厚度和节段接缝位置加固3个参数，建立了相应的桥墩数值分析模型，通过数值模拟结果分析，分别研究3个参数对混合体系节段桥墩抗震性能的影响。　　（3）利用单节点塑性损伤分析的思想计算桥墩力-位移曲线，对拟静力试验下CFRP加固及未加固的混合体系节段拼装桥墩分阶段进行受力分析，以假设墩顶侧向位移作为解析出发点，以获得力—位移曲线的简化计算方法，并与试验结果及数值模拟结果进行对比验证。　　主要得到以下结论：　　（1）通过承载力、耗能能力、刚度退化及应力状态等分析，将数值模型结果与试验结果对比，发现均具有相似的变化规律且吻合性良好，验证出此数值模拟方法和模型的适用性。　　（2）采用CFRP加固混合体系节段拼装桥墩可一定程度上提高桥墩的承载能力，但其耗能水平下降；CFRP加固高度、加固厚度变化对桥墩抗震性能影响较小；节段接缝位置加固时，随着加固层数的增加，桥墩底部逐渐形成类似于整体现浇桥墩的塑性铰区，可有效提高桥墩的承载力、整体刚度和耗能能力等抗震性能。　　（3）采用简化分析方法求得未加固及CFRP加固的混合体系节段拼装桥墩力—位移曲线，发现均具有相似的变化规律且吻合性良好；通过数据对比发现结果之间的对比误差均在18%以下，说明该简化分析方法具有较好的可行性。
作者：	薛赛男
专业：	建筑与土木工程
导师：	张于晔;王长松
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京理工大学
学位年度：	2021