【摘 要】
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目前仍有按旧桥梁抗震设计规范设计的既有桥梁,以及部分桥梁由于施工或者耐久性损伤等问题,不能满足现行抗震规范要求,无法正常使用。有很多桥梁结构在地震中并未发生较大损伤,可以通过加固修复技术使这些桥梁的抗震性能得以恢复,以延长其使用年限。与传统加固材料相比,工程水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composite,简称ECC）具有高韧性、高延性等特性,能够克服普通混凝土易
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目前仍有按旧桥梁抗震设计规范设计的既有桥梁,以及部分桥梁由于施工或者耐久性损伤等问题,不能满足现行抗震规范要求,无法正常使用。有很多桥梁结构在地震中并未发生较大损伤,可以通过加固修复技术使这些桥梁的抗震性能得以恢复,以延长其使用年限。与传统加固材料相比,工程水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composite,简称ECC）具有高韧性、高延性等特性,能够克服普通混凝土易脆、拉伸性能差及裂缝开展不易控制等缺点。为了降低ECC的应用成本,对ECC进行国产化研究,采用国产PVA纤维,提出了基于PVA-ECC材料的混凝土桥墩抗震加固技术。论文主要工作如下:（1）开展了PVA-ECC力学性能试验研究。借鉴已有研究成果,确定PVA-ECC组成材料及成型工艺,提出了6组不同配合比,进行了单轴压缩试验及单轴拉伸试验,分析了粉煤灰掺量与纤维体积掺量对PVA-ECC压缩性能及拉伸性能的影响规律,验证了采用国产PVA纤维制备ECC的可行性。综合考虑试验结果,得到最优配合比G3（水泥:粉煤灰:石英砂:水:减水剂:PVA纤维体积掺量=1.0:3.0:0.36:0.25:0.01:2.0%）,具备优异的拉伸延性。（2）通过拟静力试验研究了基于PVA-ECC的桥墩抗震加固性能。设计了5个钢筋混凝土桥墩试件,其中4个为在不同轴压比下采用不同PVA纤维体积掺量的PVA-ECC加固桥墩试件,1个普通混凝土桥墩作为对照试件。基于拟静力试验得到桥墩试件破坏形态、滞回曲线与骨架曲线等试验结果,对比分析轴压比与PVA纤维体积掺量对加固桥墩延性、承载力、刚度及耗能等抗震性能指标的影响,并与普通混凝土桥墩的抗震性能指标进行对比分析。与普通混凝土桥墩相比,PVA-ECC加固桥墩可以明显改善桥墩的破坏形态,控制裂缝的宽度和发展,滞回曲线更加饱满,刚度退化缓慢,表现出优异的延性性能和耗能能力。（3）基于有限元分析软件Open Sees建立了数值模型,通过对比数值模拟结果与试验结果,验证有限元分析的有效性,在此基础上对PVA-ECC加固桥墩进行数值参数分析,探讨轴压比、新旧材料厚径比及体积配箍率对桥墩抗震性能的影响规律。结果表明:数值模拟的滞回曲线和试验基本吻合;与普通混凝土桥墩相比,新旧材料厚径比仅需0.10即可获得优异的延性性能,ECC加固的桥墩延性性能显著提升,极限位移提高,滞回曲线更加饱满,抗震性能更加优异。对于轴压比高于0.1的情况下,为了确保ECC加固桥墩的延性性能,应根据实际情况增加新旧材料厚径比;ECC可部分替代箍筋作用,适用于箍筋配置不足的桥墩加固。
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