外置钢棒耗能器自复位装配式桥墩抗震性能数值模拟与理论分析

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangtianmei
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自复位装配式桥墩是一种新型桥墩结构形式,其将墩身分为若干节段预制,通过后张预应力筋完成现场拼装,具有施工效率高、自复位能力强等优点,在科学研究与工程实践中受到广泛关注。自复位装配式桥墩本身的耗能能力较差,常用的改进措施是在墩柱内部设置耗能钢筋,尽管可以有效提高桥墩结构的耗能能力,但由于安装时需要对预留孔道进行灌浆操作,一定程度上降低了现场施工效率,而且埋置于混凝土内部的耗能钢筋地震后将产生较大的塑性变形,不利于桥墩结构震后自复位,且难以对其进行维修更换。针对自复位装配式桥墩存在的问题,本文提出一种安装钢棒耗能器的自复位装配式桥墩,并进行以下研究工作:(1)介绍自复位装配式桥墩的基本组成,并概述所采用的外置钢棒耗能器的构造与安装方式;对外置钢棒耗能器自复位装配式桥墩工作机理和力学性能进行分析,为该结构的设计提供理论依据。(2)总结现有的抗震设计理念与方法,结合自复位桥墩承载力分析,给出基于位移的外置钢棒耗能器自复位桥墩初步设计方法。(3)采用有限元方法建立传统现浇桥墩、内置耗能钢筋自复位装配式桥墩和外置钢棒耗能器自复位装配式桥墩的数值模型,并参照试验结果验证有限元模型计算结果的准确性;对比三模型拟静力分析结果,结果表明:外置钢棒耗能器自复位桥墩的极限荷载、滞回环包络面积均高于内置耗能钢筋自复位桥墩,且拥有远小于传统现浇桥墩的残余位移。(4)建立7个外置钢棒耗能器自复位装配式桥墩有限元模型进行拟静力分析,探究耗能钢棒长度、直径和设置数量对外置钢棒耗能器自复位装配式桥墩的抗震性能影响,随着耗能钢棒长度的缩短、直径的增大、数量的增加,外置钢棒耗能器自复位桥墩的刚度、耗能能力与残余位移均有所增加;通过对外置钢棒耗能器自复位桥墩与传统现浇桥墩进行动力时程分析,结果为外置钢棒耗能器自复位桥墩在实际地震作用下表现出大于传统现浇桥墩的墩顶位移,但拥有更小的残余位移。
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