【摘 要】
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随着时代的发展,快速施工桥梁(Accelerated Bridge Construction,简称ABC)技术进入人们的视野,在工程上得到了广泛的应用。自复位桥墩结构因其构造的特殊性可以较好地与ABC技术相结合,形成预制装配式自复位桥墩体系,该桥墩体系不仅能在施工中大大缩短工期、提高构件质量、减少对周围环境交通影响,还能降低桥墩残余位移、便于震后投入更少的资源就能实现桥梁的修复,让其尽快恢复工作。
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随着时代的发展,快速施工桥梁(Accelerated Bridge Construction,简称ABC)技术进入人们的视野,在工程上得到了广泛的应用。自复位桥墩结构因其构造的特殊性可以较好地与ABC技术相结合,形成预制装配式自复位桥墩体系,该桥墩体系不仅能在施工中大大缩短工期、提高构件质量、减少对周围环境交通影响,还能降低桥墩残余位移、便于震后投入更少的资源就能实现桥梁的修复,让其尽快恢复工作。然而在高轴压比作用下,桥墩延性降低,塑性铰区的损伤不可避免,所以有人提出在塑性铰区混凝土材料中掺入适量纤维,这样不仅可以改善桥墩破坏震后严重的问题,还能在一定程度上代替箍筋工作,降低配箍率。本文通过拟静力试验对塑性铰区采用PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料(Hy FRCC)的装配式自复位桥墩进行了抗震性能研究,并与普通装配式自复位桥墩进行了对比,分析了塑性铰区配箍率以及轴压比对其抗震性能的影响。本文研究的主要内容有:(1)对关于装配式自复位桥墩的结构组成、工作原理以及滞回机理的相关理论和试验研究进行了总结,选择了采用无粘结后张拉预应力筋和灌浆套筒连接相结合的方式制作装配式自复位桥墩,并在桥墩塑性铰区采用Hy FRCC,以轴压比、塑性铰区体积配箍率作为试验变量进行抗震性能研究。(2)设计并制作了10个装配式自复位桥墩试件,其中1个桥墩采用普通混凝土(RC),9个桥墩的塑性铰区采用PVA-钢Hy FRCC,并通过拟静力试验对这10个试件的破坏情况进行了分析,总结了RC桥墩和Hy FRCC桥墩在不同受力阶段下的破坏特征。(3)通过拟静力试验结果,对比分析了不同体积配箍率和不同轴压比对每个试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、承载力衰减、延性性能、耗能能力以及残余变形的影响。结果发现:相比于普通钢筋混凝土桥墩,塑性铰区采用Hy FRCC的桥墩裂缝明显减少、破坏形态得到改善,耗能能力、延性性能等也得到明显提升;桥墩的轴压比越高,其水平承载力越高、初始刚度越大,但承载力衰减加快,刚度退化严重,位移延性系数减小,耗能能力下降;桥墩塑性铰区配箍率越大,其水平承载力越高、初始刚度越大,提高配箍率可以增强桥墩的延性性能和耗能能力、减小桥墩残余变形,但变化幅度不大,而配箍率对桥墩承载能力衰减、刚度退化的影响较小;且在配箍率较低的情况下,Hy FRCC桥墩仍具有良好的抗震性能,说明在桥墩塑性铰区混凝土材料中掺入混杂纤维可以减少箍筋用量。
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