梯级CFRP筋多塑性铰混凝土桥墩抗震性能研究

基于CFRP筋的梯级配筋方式,对混凝土桥墩进行多塑性铰抗震设计。采用OpenSees程序建立桥墩数值模型,并通过拟静力数值模拟分析多塑性铰设计方法下桥墩的滞回性能。研究结果表明:相较于普通钢筋混凝土桥墩,多塑性铰桥墩具有更加良好的的滞回特性;与CFRP筋通长配筋桥墩相比,梯级CFRP筋桥墩的最大侧向承载能力和刚度却只有微小幅度的下降,但其墩顶极限位移、延性性能和累计耗能却有较大提高;桥墩中塑性铰数量越多,则桥墩的滞回性能越好。

基于梯级CFRP筋的多塑性铰混凝土桥墩地震易损性分析

多塑性铰抗震设计方法是通过有意的设计使延性构件在非外力峰值位置处产生多个额外的塑性铰,从而使延性构件在地震下的损伤呈现出弥散分布的特点。该设计方法有利于增加构件的变形能力,更充分地发挥构件的抗震性能。但是,目前关于该设计方法的适用性和有效性研究较少,因此以某3跨连续梁桥为例,提出了一种基于梯级FRP筋配筋方式的桥墩多塑性铰设计方法,并基于OpenSees有限元软件对该桥墩进行了地震易损性分析。研究结果表明:多塑性铰抗震设计方法可以显著降低桥墩损伤风险,多塑性铰所起到的减震效果会随着桥墩损伤严重程度的加深而越发显著;在轻微损伤和中等破坏状态下,梯级CFRP筋可以通过提升墩身刚度来降低损伤风险,而且塑性铰数量对于桥墩的损伤概率影响不大;在严重破坏和完全破坏状态下,桥墩塑性铰越多,其损伤风险就越低。

多塑性铰混凝土桥墩增量动力时程分析

文章基于桥梁延性抗震设计,提出了一种采用FRP筋梯级配置的多塑性铰混凝土桥墩,该桥墩可形成与外力相适应的承载能力功能梯度,使桥墩于各梯级段底部形成塑性铰。文章采用CFRP筋对桥墩进行梯级配筋,分别设计了双塑性铰、三塑性铰、四塑性铰3种增强方案,并基于增量动力时程分析,将多塑性铰桥墩与普通钢筋混凝土桥墩进行对比,探讨多塑性铰桥墩设计方法对桥梁结构抗震性能的增强效果。研究结果表明,CFRP筋梯级配筋可使桥墩形成多塑性铰破坏,其塑性变形由各塑性铰分担;多塑性铰桥墩的损伤程度发展迟缓,较难达到极限破坏。