外置耗能钢板预制拼装桥墩抗震性能研究

摘要

预制拼装桥墩具有施工效率高、对环境与交通影响小、工程质量可靠、自复位能力强等优点，在科学研究与工程实践中得到广泛关注。然而由于节段拼装桥墩的整体性差，在地震荷载作用下其抗震耗能能力较低，常规的改善措施为在墩柱节段端部的混凝土内设置耗能钢筋，这样虽然显著提升了拼装桥墩的抗震耗能能力，但却增加了混凝土损伤和桥墩的残余位移，且埋置于混凝土内的耗能钢筋难以更换，导致震后修复困难，因此，本文提出了外置耗能钢板预制拼装桥墩并对其开展了以下研究： （1）本文研究方法为基于ABAQUS的有限元数值模拟，为确定合理有效的模拟方法，详细阐述了有限元软件中的建模技术与关键点处理方法，并利用既有试验结果对其进行验证并修正有限元模型，模拟对象包括整体现浇桥墩和预制拼装桥墩，分析结果表明，有限元模拟与试验在承载力、刚度、残余位移、耗能等方面吻合良好，从而证明了有限元模拟方法的正确性。 （2）为验证外置耗能钢板预制拼装桥墩的可行性，设计了整体现浇桥墩、传统预制拼装桥墩和新型预制拼装桥墩三个试件，它们具有相同的外部尺寸和材料属性。对建立的有限元模型进行拟静力循环加载，通过强度、刚度、延性、耗能等方面对比分析了各结构的抗震性能，确定新型预制拼装桥墩具有其合理性。 （3）对新型预制拼装桥墩进行参数分析，包括预应力度、预应力钢绞线布置位置、耗能钢板用量以及混凝土凹槽开槽率，通过PUSHOVER方法分析了不同参数对结构抗震性能的影响规律，通过加载-卸载方法分析了各参数对结构自恢复性能的影响规律。综合两种分析方法给出参数的合理取值范围。

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