【摘 要】
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装配式自复位空心墩作为一种新型桥墩形式,利用耗能组件消耗地震能量,依靠自重、上部结构重力和自复位组件实现自复位,有效降低地震对桥墩造成的损坏,保证桥墩结构在震后具有一定的承载能力。但是该类型桥墩混凝土和纵向钢筋在接缝处的不连续,造成了其抗震性能先天不足,限于在低烈度地区使用。以往通过增加耗能钢筋用量,虽然能够提升桥墩的承载力和耗能能力,但是会给桥墩带来较大的残余位移。因此,本文在考虑提升传统装配式
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装配式自复位空心墩作为一种新型桥墩形式,利用耗能组件消耗地震能量,依靠自重、上部结构重力和自复位组件实现自复位,有效降低地震对桥墩造成的损坏,保证桥墩结构在震后具有一定的承载能力。但是该类型桥墩混凝土和纵向钢筋在接缝处的不连续,造成了其抗震性能先天不足,限于在低烈度地区使用。以往通过增加耗能钢筋用量,虽然能够提升桥墩的承载力和耗能能力,但是会给桥墩带来较大的残余位移。因此,本文在考虑提升传统装配式自复位空心墩的抗震性能时,提出一种新型弹性系统装配式自复位空心墩（New Elastic System Assembled Self-resetting Hollow Pier,NESASHP）,并对NESASHP的抗震性能展开分析,主要研究内容如下:（1）分析了传统装配式自复位空心墩的组成、破坏形式和滞回机理,为了提高该类型桥墩的抗震性能以推广其使用范围,本文在传统装配式自复位空心墩基础上,提出NESASHP,并分析了该新型桥墩的构造、装配方法和力学性能。加载时,NESASHP墩身发生弯曲变形,对塑性铰内柱产生强约束,强迫内柱与桥墩协同变形,提高了桥墩的承载力和耗能;卸载时,墩身变形恢复,允许内柱柱帽与桥墩内壁产生相对滑动,减少内柱向桥墩传递残余位移。另外,CFRP的约束作用能抑制NESASHP碎裂混凝土的剥落,使其能够继续承受压力,提高了桥墩的承载力,加载后期能使混凝土压碎更加充分,提高桥墩的耗能能力。（2）对NESASHP桥墩抗震性能展开分析。结果表明,相比于普通钢筋,以SMA作为塑性铰内柱纵向连接筋,桥墩的残余位移更小,且能以升温的方式消除残余变形,对保持桥墩的抗震性能是有利的;桥墩包裹CFRP布能够提升桥墩的承载力、刚度和耗能,并减小残余位移;NESASHP桥墩中的新型弹性系统能够提高桥墩的屈服荷载、极限荷载和耗能等指标,并控制残余位移。（3）对NESASHP参数展开分析。结果表明,提高耗能钢筋配筋率可以提高桥墩初始刚度、屈服荷载、极限荷载和耗能等指标;当耗能钢筋配筋率达到0.6%时,桥墩的残余位移比为0.93%,且残余位移随着配筋率的增加而大幅度增加;提高CFRP厚度能够提高桥墩的屈服荷载、极限荷载和耗能,并降低残余位移;提高SMA配筋率,可以提高桥墩的承载力和耗能,进一步提高其配筋率,基本不会增加桥墩的残余位移。（4）提出了NESASHP优化模型,其承载力和累计耗能分别比传统装配式自复位空心墩高14.29%和13.15%,且残余位移比仅为0.97%。动力时程分析结果表明,相比于传统装配式自复位空心墩,NESASHP优化模型在地震荷载作用下墩顶位移和基底剪力更小;近断层有脉冲地震波使桥墩产生的墩顶位移和基底剪力,比远断层和近断层无脉冲地震波大。
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