详情

原文传递采用LUHPC增强塑性铰的预制拼装桥墩抗震性能试验

论文题名：	采用LUHPC增强塑性铰的预制拼装桥墩抗震性能试验
关键词：	预制拼装桥墩;塑性铰;轻质超高性能混凝土;抗震性能
摘要：	与现浇桥墩相比，预制拼装桥墩具有施工便利、施工质量高、施工周期短、绿色环保等优点，在实际工程中正在得到逐步的推广和应用。但因对其抗震性能还缺乏深入系统的研究，阻碍了其进一步的发展。桥墩底部的塑性铰区通常在地震后会发生严重的破坏，是桥墩中的薄弱部位，通过替换塑性铰区材料来提高桥墩抗震性能成为研究热点。因此探究将一种高性能材料应用到桥墩塑性铰区以提高其抗震性能具有重要的意义。　　本文依托湖北省技术创新专项重大项目“轻质超高性能混凝土（LUHPC）开发及其在预制拼装桥梁工程中应用（2018AAA001）”，制作了6个缩尺桥墩试件，通过拟静力试验对采用轻质超高性能混凝土（Lightweight Ultra-High Performance Concrete，下文简称LUHPC）增强塑性铰的桥墩抗震性能开展系统的研究，从损伤发展过程及破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、累积耗能、等效刚度等方面对桥墩抗震性能进行系统分析。根据试验建立基于OpenSees的预制拼装桥墩有限元模型，分析了纵向钢筋配筋率、轴压比、普通混凝土强度这三个参数对桥墩抗震性能的影响。本文完成的主要工作如下：　　（1）设计制作了6个缩尺桥墩试件，包括3个现浇试件和3个预制拼装试件，预制拼装试件采用本团队提出的“预留灌浆孔”连接方式。塑性铰区采用的LUHPC替换高度分别为0、b、2b（b为墩柱截面宽度300mm）。通过对6个桥墩试件开展拟静力试验，对比分析了现浇桥墩试件和预制桥墩试件的抗震性能。随着LUHPC替换高度由0变化到2b，预制拼装桥墩试件的极限承载力达到现浇桥墩试件的101%~103%，延性达到现浇试件的90%~114%，耗能能力达到现浇试件的105%~134%。采用LUHPC增强塑性铰的预制拼装桥墩具有和现浇桥墩同等的抗震性能。　　（2）通过拟静力试验，探究采用LUHPC增强塑性铰的预制拼装桥墩抗震性能。结果表明：采用LUHPC增强塑性铰后，能够显著减小桥墩塑性铰区的损伤程度。当LUHPC替换高度为b时，其极限承载力提高了3.9%，延性提高了17.1%，耗能能力提高了31.6%；当LUHPC替换高度为2b时，其极限承载力提高了6%，延性提高了24%，耗能能力提高了63%；桥墩塑性铰区采用2b的LUHPC替换高度具有更好的抗震性能。　　（3）基于OpenSees建立了预制拼装桥墩试件的有限元模型，分析了不同纵向钢筋配筋率、不同轴压比、不同普通混凝土强度对桥墩抗震性能的影响。结果表明：随着模型的纵向钢筋配筋率从0.67%增大到2.06%，其极限承载力提高128.94%、延性系数提高58.28%、累积耗能提高33.7倍；随着轴压比从0.1增大到0.8，其极限承载力提高105.94%，延性系数降低55.35%、累积耗能减小99.37%，轴压比在0.1~0.2之间桥墩试件具有较好的抗震性能；随着普通混凝土强度从C40提升到C60，其极限承载力提高12.87%，延性系数降低15.7%，累计耗能减小50.41%。　　本文的研究工作，为提高预制拼装桥墩的抗震性能提供了试验和分析依据，对LUHPC材料在桥梁工程中的推广和应用也具有重要意义。
作者：	伍峰
专业：	土木工程
导师：	刘沐宇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2021