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UHPC壳局部增强近海桥墩抗震性能试验研究
| 论文题名： | UHPC壳局部增强近海桥墩抗震性能试验研究 |
| 关键词： | 桥墩;近海桥梁;超高性能混凝土;抗震性能;拟静力试验 |
| 摘要： | 在“一带一路”倡议和“海洋强国”国家战略驱动下，我国的近海桥梁建设规模得以迅速扩大。因所处腐蚀环境具有氯离子浓度高、相对湿度大和干湿循环效应显著等特点，近海桥梁的力学性能呈现时变衰减现象。桥墩作为近海桥梁的关键受力构件，也是易受腐蚀损伤构件。对于位处地震多发区的我国，其近海桥墩的抗震性能将在长期腐蚀作用下发生退化，桥梁结构安全面临严峻挑战。超高性能混凝土(UHPC)因其超高的力学性能和优异的抗腐蚀性能，为缓解近海桥墩抗震性能劣化问题提供了有效途径，相关研究有待开展，对提升近海桥梁的全寿命抗震安全具有重要的意义。为此，本文采用拟静力试验和理论分析方法，研究UHPC壳局部增强近海桥墩抗震性能，主要研究内容、方法及结果如下： （1）基于纤维单元法，发展了UHPC壳增强的圆形截面桥墩承载力计算方法。首先给出普通混凝土、UHPC及钢筋的应力-应变本构模型；然后将桥墩截面划分为纤维单元，基于平截面假定和内力平衡条件，发展桥墩截面弯矩-轴力（M-N）相关曲线的计算方法；最后，采用两组试验数据验证了截面承载力计算方法的可行性。 （2）基于UHPC壳增强桥墩截面承载力计算方法，对UHPC壳几何尺寸进行合理设计，制作了6个墩柱试件，对其中3个试件进行了工况各异的电化学加速腐蚀试验。结果发现氯离子渗透作用仍可诱发致密UHPC层中的钢纤维腐蚀；在相同腐蚀条件下，试件UHPC增强区的纵筋和箍筋质量损失率均较未增强区有所减小。 （3）开展了UHPC壳局部增强桥墩拟静力试验，发现随机分布于UHPC壳中的钢纤维延缓了结构损伤程度，使用50mm厚度的UHPC壳可有效提升桥墩的力学性能；相较于RC桥墩，随着UHPC壳厚度的增加，局部增强桥墩的等效刚度和峰值强度增大，曲率分布模式发生改变；足够厚度UHPC壳增强下桥墩具有更小的等效粘滞阻尼比和残余位移。 （4）开展了UHPC壳局部增强桥墩锈蚀后的拟静力试验，发现在钢纤维和钢筋双重腐蚀作用下，桥墩的屈服强度、峰值强度、弹性刚度等力学性能减小，荷载退化率显著增大，耗能能力降低；UHPC壳局部增强桥墩墩身水平位移呈现近似线性分布模式。 |
| 作者： | 汪夏韬 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 东兆星 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2022 |
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