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L型钢板-橡胶加固铁路重力式桥墩的抗震性能研究
| 论文题名： | L型钢板-橡胶加固铁路重力式桥墩的抗震性能研究 |
| 关键词： | 铁路重力式桥墩;L型钢板-橡胶加固;拟静力试验;数值模拟;抗震性能 |
| 摘要： | 我国铁路网纵横交错，铁路桥梁数量众多，其中存在一些按照旧规范设计和建造的桥梁，它们可能不满足当前规范规定的抗震设防标准，在地震作用下存在安全隐患。历次地震中，桥墩是桥梁结构中的易损构件，因桥墩破坏导致桥梁倒塌已成为桥梁震害最主要的形式之一。对抗震能力不足的桥墩进行加固，是减轻地震破坏的有效途径之一。本文针对铁路少筋混凝土重力式桥墩，提出了一种L型钢板-橡胶加固装置。通过拟静力试验和数值模拟相结合的方法，对比分析加固前后桥墩破坏形态及抗震性能的差异，评价该加固装置的加固效果，最后基于Pushover法评估加固前后桥墩的抗震性能。主要研究内容如下： （1）基于铁路桥梁的发展背景和桥墩的震害特点，系统归纳了国内外桥墩抗震加固方法的研究现状，并总结了传统加固方法存在的问题。在此基础上，提出了一种采用L型钢板-橡胶加固桥墩的新型抗震加固方法。 （2）制定了拟静力试验方案。以铁路16m简支梁桥重力式桥墩为原型，按照1∶8的缩尺比共设计制作了两个桥墩模型，1个为未加固的对照模型，另一个为采用L型钢板-橡胶加固的桥墩模型，两个模型的尺寸、材料和配筋完全相同。试验采用液压伺服作动器对两个桥墩模型进行加载，并对加载过程中的墩顶水平力和墩顶位移进行数据采集。 （3）依据试验结果对两个桥墩模型的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、耗能能力及刚度退化特性进行对比分析，并结合试验现象分析了桥墩在循环往复荷载下的受力性能，评价了L型钢板-橡胶加固装置的加固效果。结果表明，加固后桥墩的强度、刚度和耗能能力均有一定程度的提升。 （4）采用OpenSees软件建立桥墩的有限元模型。介绍了模型的材料本构、截面划分、单元类型、边界条件及加载模式，依据受力机理提出了简化的加固桥墩的计算模型，确定了L型钢板的恢复力模型和滞回规则，并将数值模拟结果与试验结果进行对比。结果表明，有限元模拟结果与试验结果吻合较好。 （5）基于Pushover法评估桥墩的抗震性能。采用Pushover法对原型桥墩进行推覆分析，建立了能力谱曲线，并选取规范中7度区和8度区地震烈度下的设计反应谱，经坐标转换和强度折减构造非弹性需求谱曲线。对加固前后桥墩抗震性能的评估结果表明，L型钢板-橡胶加固后桥墩的抗震能力有所提升，能够满足设计地震作用下8度区的抗震性能要求。 |
| 作者： | 张琳 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 陈兴冲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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