基于UHPC环箍约束的混凝土桥墩抗震加固研究

摘要

桥梁抗震减灾日益得到国际桥梁工程界的高度重视，除新桥设计外，面对早期大量设防水准不足的旧桥，有必要研发高效实用的抗震加固方法。历次震害表明，桥墩是地震中的易损构件，改进和发展既有桥墩的抗震加固方法，具有十分重要的意义。本文的主要研究内容如下： （1）总结国内外既有桥墩抗震加固方法，分析各自优势与不足。结合高强度、高韧性、高耐久性的超高性能混凝土（UHPC）新型材料，探讨通过UHPC包裹柱脚提供套箍约束的可能性。 （2）针对抗震性能不足的低配筋率墩柱，提出采用UHPC宽条带套箍和多条带间隔套箍的两种抗震加固构造措施。结合旧桥抗震加固需求，设计并制作了5个低配筋率墩柱试件。其中1个为对比试件（不采取加固措施），2个为宽条带套箍加固，2个为多条带间隔加固，加固高度取1倍和2倍柱截面宽度。 （3）通过对加固后墩柱试件开展拟静力试验，发现UHPC宽条带套箍效应显著，宽条带UHPC套箍加强区与承台间易形成薄弱面，多条带间隔加固可使塑性铰区弯曲裂缝充分发展，在套箍加强区高度较小时，纵筋压屈可能成为最后破坏形态，UHPC套箍加固能提升原墩柱水平抗力（约8％~36％），UHPC套箍加固能降低未加固墩柱的残余变形（降低侧移率约18％~50％），1倍柱宽高度的UHPC套箍对原墩柱滞回耗能有提升（5.9％~37.9％）。 （4）基于Opensees软件，建立了能够反映UHPC套箍效应的仿真计算模型，对墩柱试件开展数值仿真分析，分析试件在变幅加载下的滞回特性，与试验结果进行比对，验证试验结果的准确性。

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