加固受損鋼筋混凝土橋墩抗震性能的數(shù)值分析研究.pdf

1、地震引起的橋墩損傷，將帶來(lái)嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)隱患，甚至導(dǎo)致橋墩坍塌，必須對(duì)受損橋墩進(jìn)行修復(fù)。而橋梁修復(fù)期間導(dǎo)致的交通中斷，對(duì)災(zāi)害發(fā)生后的救援工作，以及災(zāi)后的重建工作將帶來(lái)重大的不利影響。針對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外對(duì)快速修復(fù)地震損傷橋墩的新技術(shù)開(kāi)展了研究，主要有鋼套筒加固和FRP纏繞加固等形式。但目前針對(duì)加固已受損橋墩的理論和試驗(yàn)研究，以及不同加固技術(shù)的比較研究還很少。本文將采用有限元方法對(duì)加固地震損傷橋墩進(jìn)行模擬，研究加固受損橋墩的抗震性能，并比較不

2、同加固技術(shù)的抗震效果。
　　 本文采用ANSYS有限元分析軟件分別模擬了鋼套管約束加固、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）布和玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（BFRP）布纏繞加固等三種技術(shù)修復(fù)的地震損傷鋼筋混凝土橋墩。探討了有限元模型中的單元選擇、材料屬性、網(wǎng)格劃分、破壞準(zhǔn)則等對(duì)抗震性能分析結(jié)果的影響，提出了合理的有限元模型。
　　 本文運(yùn)用單元生死功能模擬受損橋墩的加固，對(duì)比分析加固受損橋墩和加固未受損橋墩的計(jì)算結(jié)果，并與試驗(yàn)結(jié)果

3、進(jìn)行比較。結(jié)果表明，鋼套管加固受損與未受損橋墩的骨架曲線和滯回曲線很接近，CFRP布和BFRP布加固受損橋墩的計(jì)算結(jié)果與加固未受損橋墩差異較大，但與試驗(yàn)結(jié)果相比，加固未受損橋墩的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值更接近。
　　 通過(guò)理論和有限元計(jì)算分析確定橋墩的屈服位移，對(duì)鋼套管、CFRP和BFRP三種方式加固受損鋼筋混凝土橋墩施加低周反復(fù)荷載，對(duì)比分析原橋墩和加固橋墩的破壞形態(tài)、滯回性能、骨架曲線、荷載退化曲線、剛度退化等抗震性能。研究結(jié)果表明

4、，鋼套管加固橋墩的抗震性能要優(yōu)于BFRP和CFRP加固橋墩，鋼套管加固后橋墩的強(qiáng)度和剛度分別提高了61.06％、60.57％，而B(niǎo)FRP和CFRP沒(méi)有提高橋墩的強(qiáng)度和剛度，但提高了橋墩的延性。
　　 本文分別對(duì)三個(gè)加固模型進(jìn)行了參數(shù)分析，探討鋼套管厚度以及FRP布層數(shù)和彈性模量對(duì)加固橋墩抗震性能的影響。結(jié)果顯示，壁厚對(duì)鋼套管的加固效果有較大的影響，而層數(shù)和彈性模量對(duì)FRP的加固效果影響較小。綜合加固效果和經(jīng)濟(jì)性，推薦采用厚度為0