带小直径纵筋并外包CFRP的RC圆墩抗震性能研究

桥梁震害调查显示,钢筋混凝土(RC)桥墩易受损,影响震后救援和灾后重建。采用小直径纵筋替换受损纵筋并外包碳纤维布(CFRP)的技术修复受损桥墩可缩短震后修复周期,节省重建费用。以某不规则连续梁桥的RC圆墩为工程背景,选择小直径纵筋的长度和直径、外包CFRP层数为参数,开展7根缩尺比例为1∶6的RC圆墩试件的拟静力试验;选用OpenSees建立有限元模型,采用试验结果验证其准确性,并开展参数分析。研究结果表明:设置小直径纵筋的桥墩的塑性变形集中在小直径纵筋高度范围内,桥墩破坏被限制在塑性铰区域内;与未设置小直径纵筋的桥墩相比,小直径纵筋使桥墩承载力降低20%~27%,但桥墩位移延性提高42%~85%,曲率延性提高47%~242%,耗能性能提高32%~56%;在满足桥墩承载力设计要求的情况下,使用小直径纵筋可有效提高桥墩抗震性能;设置小直径纵筋的桥墩在小直径纵筋区域内的实测CFRP最大应变明显大于未设置的试件,说明对设置小直径纵筋的桥墩外包CFRP,可防止桥墩过早破坏,提高延性;随着小直径纵筋长度增大或直径减小,桥墩耗能性能先增大后减小;建议以钢筋疲劳寿命需求为下限,塑性铰长度为上限选择小直径纵筋长度;选择满足保证塑性铰以外的纵筋受力始终在弹性范围内的条件下的最大直径为小直径纵筋直径;增大修复区域的混凝土强度可弥补设置小直径纵筋造成的桥墩承载力降低。