铁路重力式桥墩钢板加固抗震性能试验研究

摘要

铁路桥梁是国家经济命脉和民生的生命线工程，桥墩作为桥梁的下部结构，在地震力作用下更容易遭到破坏，一旦破坏性地震来袭，势必影响抗震救灾、援救物资的顺利运输，将会给人民的生命财产造成更大的损失。由于历史经济条件的限制，我国高烈度地区依然大量存在着低配筋重力式桥墩，随着《铁路工程抗震设计规范》GB50111-2006的颁布，此类桥梁已不能满足新规范的要求，研究此类桥墩的破坏机理及破坏后快速修复已成为一个亟待解决的问题。本文具体进行了以下几个方面的工作:
　　1、查阅大量的文献资料，将国内外对铁路重力式桥墩的抗震性能和抗震加固研究进行总结。
　　2、对原始桥墩和试验破坏后粘钢加固桥墩的试验破坏现象和特征进行详细描述;对加固前后桥墩的骨架曲线、滞回曲线、荷载退化曲线、刚度退化曲线、耗能能力进行对比分析。
　　3、结合拟静力试验，设计适合此类桥墩的抗震加固措施和方法，提出相应加固措施的施工工艺。
　　4、根据试验，提出了计算此类桥墩粘钢加固的简化计算公式，包括加固钢板的高度计算、加固角钢与基础连接锚固钢筋的个数与埋植深度计算、加固角钢与墩身连接锚固钢筋的个数与埋植深度计算。
　　5、运用MIDAS/Civil2010建立模型，对加固后的原型桥墩进行pushover静力弹塑性推倒分析，对桥墩在罕遇地震下抗震性能进行评估。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 桥墩在地震中的破坏模式

1．2．1 弯曲破坏模式

1．2．2 剪切破坏模式

1．2．3 弯剪破坏模式

1．3 铁路重力式桥墩的特点及其与公路桥墩抗震加固的区别

1．3．1 铁路重力式桥墩的特点

1．3．2 铁路重力式桥墩与公路桥墩抗震加固的区别

1．4 粘钢加固法的特点

1．5 国内外研究现状

1．5．1 国内研究现状

1．5．2 国外研究现状

1．6 本文的研究内容、方法及目的

2 铁路重力式桥墩钢板加固计算及加固施工工艺

2．1 引言

2．2 基本假定和材料的本构关系

2．2．1 基本假定

2．2．2 材料的本构关系

2．3 加固钢板计算

2．4 加固角钢与基础连接处锚固钢筋的计算

2．4．1 锚固钢筋的破坏模式

2．4．2 加固角钢与基础连接处锚固钢筋数量的计算

2．4．3 加固角钢与基础连接处锚固钢筋埋植深度的计算

2．5 加固角钢与墩身连接处锚固钢筋的计算

2．5．1 加固角钢与墩身连接处锚固钢筋数量计算

2．5．2 加固角钢与墩身连接处锚固钢筋埋植深度计算

2．6 简化计算与试验结果对比分析

2．7 粘钢加固施工工艺

2．8 墩底和基础的连接

2．9 对粘钢加固注意事项的三点建议

2．10 本章小结

3 桥墩模型的设计、制作、加载试验及试验结果分析

3．1 概述

3．2 桥墩试验模型设计及制作

3．2．1 桥墩模型的设计

3．2．2 材料特性

3．2．3 桥墩模型制作

3．3 试验加载装置和加载制度

3．3．1 试验加载装置

3．3．2 试验加载制度

3．4 试验破坏过程描述及试验破坏形态总结

3．4．1 桥墩模型破坏过程描述

3．4．2 桥墩模型破坏形态总结

3．5 桥墩模型加固前后试验结果对比分析

3．5．1 桥墩模型加固前后最大承载力和最大位移对比

3．5．2 桥墩模型加固前后滞回曲线对比

3．5．3 桥墩模型加固前后骨架曲线对比

3．5．4 桥墩模型加固前后荷载退化曲线对比

3．5．5 桥墩模型加固前后刚度退化曲线对比

3．5．6 桥墩模型加固前后能量耗散系数对比

3．6 桥墩截面的弯矩-曲率对比

3．7 本章小结

4 基于Push-over方法的抗震性能评估

4．1 push-over法的基本原理及实施步骤

4．1．1 基本原理

4．1．2 实施步骤

4．2 侧向荷载分布模式

4．3 能力谱方法

4．4 粘钢加固桥墩模型的Push-over分析

4．4．1 粘钢加固后桥墩模型简介

4．4．2 建立有限元模型

4．4．3 Pushover分析的方式选择及参数设置

4．4．4 Pushover曲线和试验对比

4．5 基于能力谱方法的抗震能力评估

4．6 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果