FRP约束RC矩形空心截面桥墩抗震性能

为了研究纤维增强复合材料(FRP)约束不同长细比中空截面墩柱的抗震性能,设计并制作了长细比分别为4和8的RC矩形中空截面墩柱,进行了单向水平低周反复荷载作用下的拟静力试验,分析了不同FRP约束墩柱的破坏特征、抗震性能和二次弯矩效应.研究结果表明:FRP约束对长细比较大墩柱的极限变形提高约16%,而墩柱最大承载力和极限承载力仅提高约5%,且减轻了短墩柱的捏缩效应和中长柱的二次弯矩效应;此外,对比分析了不同种类FRP约束不同长细比矩形空心墩柱的墩顶水平位移-力、塑性铰区截面的转动变形-弯矩的模拟值和试验值,其变化规律与试验结果吻合较好.

FRP布约束RC矩形空心桥墩抗震性能试验研究

为研究纤维增强复合材料(FRP)布约束钢筋混凝土(RC)矩形空心桥墩抗震性能,进行六个高宽比为4的矩形空心桥墩拟静力试验研究,分析FRP布约束矩形空心桥墩破坏形态、位移延性、耗能、最大水平承载力等抗震性能参数。试验结果表明:在轴压比0.2低轴压荷载作用下,采用FRP布加固可明显提高矩形空心桥墩的延性及耗能,位移延性系数及累计耗能分别提高65.4%,25.8%,但对最大承载力影响较小,仅提高3.0%。基于Clough退化双线性滞回模型,结合试验结果,建立考虑强度、刚度退化等FRP布约束RC矩形空心桥墩的简单滞回模型,给出其卸载刚度与再加载刚度的回归公式。

基于双向拟静力试验的钢筋混凝土箱型薄壁墩抗震性能

对14个钢筋混凝土箱型薄壁墩进行了双向拟静力试验,考察了长细比、轴压比、配箍率等对箱型薄壁墩双向荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、位移延性、滞回耗能和极限曲率等特性的影响,讨论了箱型薄壁墩的双向滞回性能.结果表明:在水平双向反复荷载作用下,箱型薄壁墩以弯曲破坏为主,低墩破坏区域集中于墩底,高墩的破坏区域明显上移;长细比越大,轴压比越小的箱型薄壁墩滞回曲线越饱满,变形能力越大;在长细比为6.9～13.1的范围内,位移延性系数随长细比的增大而减小,长细比为16.3的试件位移延性系数明显增大;长细比大于13.1的试件塑性破坏范围明显增大,但极限曲率显著降低.

低周荷载下FRP约束RC矩形空心墩的抗震性能试验研究

为了评价FRP约束RC空心墩的抗震性能,设计并制作了5个未约束和FRP约束矩形空心墩,并进行了恒轴压、水平单向低周反复荷载下的拟静力试验。通过对比分析了不同试验墩的滞回曲线、水平力和延性、总耗能和耗散系数。结果表明:FRP约束矩形空心墩的塑性铰区,可提高其抗侧刚度、改善其耗能能力和延性、提高其变形能力,且空心墩的抗震滞回耗能能力较稳定,但是,对水平力的影响较小。此外,耗散系数与总耗能的变化趋势不同,因此,评价RC空心墩耗能能力时,应综合考虑总耗能和耗散系数。

矩形截面混凝土空心墩塑性铰长度分析

在延性抗震设计中,等效塑性铰长度直接影响到桥墩位移能力的估算,其计算的准确性对于桥墩抗震性能的评估至关重要。现有规范中等效塑性铰长度公式大多是由实心墩试验得到的,鉴于空心墩与实心墩的性能差异,这些公式对空心墩的适用性尚有待深入研究。通过7个不同设计参数的矩形截面空心墩拟静力试验,观测并分析不同构件塑性铰区损伤演化及变化趋势,研究剪跨比、纵筋率、配箍率对墩底塑性铰分布形态的影响。基于国内外等效塑性铰长度计算公式与试验结果的对比分析,发现:塑性铰长度随墩身计算长度的增大而增大,配箍率、纵筋配筋率对其有一定影响;在现有规范及文献中,Telemachos、Eurocode8、高振世的塑性铰长度计算值与实测值较为接近,适于估算矩形空心墩的塑性变形能力。

约束钢筋混凝土矩形空心墩的FRP布拉应变试验研究

为了确定影响约束钢筋混凝土(RC)空心墩的纤维增强复合材料(FRP)有效拉应变的参数,建立其正确的计算模型,对10个FRP约束RC矩形空心墩进行了恒轴压、水平单向反复荷载作用下的拟静力试验。分析了不同约束试验空心墩的FRP拉应变实测值,结果表明:影响FRP布拉应变的参数包括约束区损伤位置、FRP类型和配箍率、剪跨比和约束墩的破坏模式。与不同FRP有效拉应变计算值进行对比,验证了弯曲破坏下约束矩形空心墩的FRP实测值与剥离破坏下FRP应变计算结果较接近,而与环向包裹粘贴或FRP拉断破坏模式下的FRP计算值相差较大。

铁路圆端形空心墩位移能力与等效塑性铰长度分析

为采用简化公式计算桥墩的位移能力,大多数国家的桥梁抗震规范均已引入等效塑性铰长度这一概念。由于铁路桥墩粗大等特点,目前我国铁路规范尚未给出桥墩等效塑性铰长度的计算公式。针对影响等效塑性铰长度的3个主要因素:墩高、配筋率和截面宽度,采用基于OpenSees平台的纤维单元,对72个桥墩进行横桥向推覆数值模拟,计算得到等效塑性铰长度,通过回归分析给出适合此类桥墩的等效塑性铰长度计算公式,并基于所得到的等效塑性铰长度,利用简化公式计算桥墩的位移能力。研究结果表明:基于本文所提出的等效塑性铰长度计算公式能较好地与有限元计算结果相吻合。

截面空心系数对空心桥墩抗震性能的影响分析

为了研究空心桥墩的墩高及空心截面对其抗震性能的影响,选用有限元软件OpenSees建立三组不同墩高、截面空心尺寸及类型的空心墩模型。引入空心系数来表示截面空心尺寸。采取Pushover拟静力分析方法进行数值模拟,根据基底剪力—位移曲线,分析空心桥墩的抗震性能。结果表明随着墩高增加,空心桥墩承载力明显下降,但变形能力增加。截面空心系数对空心桥墩的抗震性能影响明显,在0.2~0.4之间承载力明显提升,但空心系数持续增加,承载力增幅降低。空心系数相同时,方形空心截面的空心墩承载力极限优于矩形空心截面的空心墩,但变形能力下降。考虑到经济效应,建议空心桥墩抗震设计时,考虑空心系数在0.3~0.6之间的矩形空心桥墩。

不同风速对双肢薄壁墩温度场的影响分析

为了研究风速对双肢薄壁墩温度场的影响,选取洺水大桥105.09m的双肢等截面矩形空心墩为研究对象,利用ANSYS有限元软件分析了不同风速值状态下双肢墩的温度场。研究表明:风速值越大,墩壁内外表面的温差越小,所产生的应力也越小;风速值越小,墩壁内外表面的温差越大,所产生的应力也越大。因此,在设计上可以通过在墩壁上设置通风孔的方法,使内外壁板温差降低,从而减小温度应力,使桥墩产生裂缝的可能性降低,从而减少桥墩病害。

FRP约束RC矩形空心桥墩的损伤性能评估

为了正确评估不同受力状态下未约束和纤维增强复合材料(FRP)约束钢筋混凝土(RC)矩形空心桥墩的损伤性能,基于力-位移响应,提出了考虑残余位移和累积耗能的综合损伤模型。根据既有RC柱的损伤等级划分标准,应用该模型和已有损伤模型对未约束和FRP约束RC矩形空心桥墩的损伤性能进行判别,并与水平单向拟静力荷载作用下模型墩柱受力性能的试验结果进行对比。结果表明:提出的综合损伤模型可准确判别试验桥墩的微损伤和中等损伤程度,仅考虑塑性位移的损伤指标可准确判别其严重损伤程度;进一步应用FRP约束模型墩柱的损伤判别结果,结合模型墩柱的试验现象,提出了FRP约束RC空心桥墩的损伤等级划分标准。

水平双向反复荷载作用下RC矩形空心桥墩的滞回模型研究

为了评价复杂地震荷载作用下钢筋混凝土(RC)空心桥墩的抗震性能,对3根RC矩形空心桥墩进行了"回型"水平双向反复荷载作用下的拟静力试验,并基于有限元数值分析方法,研究了该类加载制度下RC矩形空心桥墩的水平力-位移滞回曲线,及双向弯曲作用下RC矩形空心截面的弯矩-曲率。分析探讨了轴压比、壁厚、双轴弯曲强度比参数影响下RC矩形空心桥墩的滞回特性、破坏特征和截面受力性能模拟结果,提出了"回型"水平双向加载下RC矩形空心桥墩的滞回曲线模型,该模型考虑了水平双向加载对构件强度、刚度和位移的耦合效应。应用该模型得到的RC矩形空心桥墩的水平力-位移骨架曲线和滞回曲线的计算值与试验结果吻合较好。

水平双向荷载作用下FRP约束RC矩形空心桥墩抗震性能试验

为了研究水平双向地震作用下纤维增强复合材料(FRP)约束钢筋混凝土(RC)空心桥墩的抗震性能,对10个FRP约束RC矩形空心桥墩进行了水平双向拟静力试验。通过分析不同试验空心墩的破坏形态、抗震性能参数和FRP有效拉应变,研究了长细比、壁厚、轴压比、FRP加固参数和加固方案对其破坏形态和抗震性能的影响,基于FRP拉应变试验结果和现有FRP有效拉应变计算模型,确定了影响FRP有效拉应变的主要参数,并提出了水平双向荷载作用下约束矩形空心桥墩的FRP有效拉应变计算公式。结果表明:FRP约束空心桥墩塑性铰区,可明显改善空心墩的耗能、极限变形和延性;提出的公式计算值与试验结果吻合较好。

FRP约束钢筋混凝土矩形空心桥墩的滞回模型

为了评价纤维增强复合材料(FRP)约束钢筋混凝土(RC)空心桥墩的抗震性能,对4根FRP约束矩形空心桥墩进行了水平单向低周反复荷载作用下的拟静力试验研究,及相应的FRP约束矩形空心截面弯矩-曲率数值分析。根据FRP约束矩形空心桥墩实测滞回曲线的特点和FRP约束矩形空心截面弯矩-曲率的模拟结果,基于现有RC柱的弹塑性滞回模型,提出了四折线水平位移-力骨架曲线模型及相应受力阶段滞回规则下的滞回模型。结果表明:新的滞回模型可正确反映FRP约束矩形空心桥墩的有效刚度衰减、反向加载规则和捏缩效应,其FRP约束矩形空心桥墩的水平位移-力计算滞回曲线与试验结果吻合良好。