粘钢加固钢筋混凝土箱型高墩双向拟静力试验研究

论文摘要

粘钢加固具有坚固耐用、对原结构影响小、施工方便快捷、加固方式灵活以及经济合理等优点，是改善既有钢筋混凝土墩柱抗震性能的有效措施之一，具有广泛的应用前景。大量的既有桥梁面临繁重的抗震加固任务，因此进行粘钢加固钢筋混凝土高墩抗震性能的研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文的主要工作如下：1、考虑不同初始损伤程度、粘贴钢板厚度、轴压比和长细比等参数，设计制作了9个钢筋混凝土箱型截面高墩柱缩尺模型，对其进行了粘钢加固前后的双向拟静力试验，分析了加固构件的荷载—位移滞回曲线、骨架曲线、延性能力、荷载及刚度退化和耗能能力等。2、利用有限元软件OpenSees对粘钢加固钢筋混凝土墩柱进行了反复荷载作用下的非线性分析，并将计算结果与试验结果进行了对比。3、基于试验和有限元分析结果，考虑轴压比、长细比两个参数的影响，对粘钢加固钢筋混凝土高墩柱的双向荷载—位移恢复力模型进行了初步探索。得到的主要结论如下：1、在竖向轴力和双向水平地震荷载作用下，混凝土箱型墩柱的塑性铰由未加固时的墩底上移至粘钢加固钢板的上缘，临近破坏时墩柱均发生以弯曲破坏为主的延性破坏；通过粘钢加固，钢筋混凝土箱型高墩柱的抗震性能得到有效改善。2、模型试验中，初始损伤程度仅对粘钢加固后墩柱的刚度退化及耗能能力有一定的影响，钢板厚度(3~5mm)对粘钢加固后墩柱的抗震性能几乎没有影响。轴压比越大，加固后试件的承载力越大，耗能能力越强；长细比越小的试件，承载力越大，但强度与刚度退化越严重。3、基于OpenSees软件建立的有限元模型能较好地反映粘钢加固混凝土箱型高墩柱的抗震性能，荷载—位移滞回曲线和骨架曲线的计算结果与试验所得曲线基本吻合。4、初步建立了考虑轴压比、长细比影响的粘钢加固钢筋混凝土高墩的双向恢复力模型，其可为进一步深入研究粘钢加固混凝土墩柱恢复力模型提供参考。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 背景和意义
• 1.2 桥梁墩柱加固方法
• 1.2.1 增大截面法
• 1.2.2 粘钢加固法
• 1.2.3 粘贴纤维复合材料加固法
• 1.3 粘钢加固墩柱的研究概况
• 1.3.1 粘钢形式的研究
• 1.3.2 长柱（箱型高墩）的研究
• 1.3.3 墩柱加固拟静力试验的研究
• 1.4 墩柱加固后恢复力模型的研究概况
• 1.5 存在问题及本文的主要工作
• 1.5.1 存在问题
• 1.5.2 本文的主要工作
• 第二章 粘钢加固墩柱模型双向拟静力试验
• 2.1 试验目的及研究内容
• 2.2 工程背景
• 2.3 模型设计及试验方案
• 2.3.1 模型设计
• 2.3.2 加固设计
• 2.3.3 材料性能
• 2.3.4 试件的制作
• 2.3.5 试件粘钢加固
• 2.3.6 加载装置布置
• 2.3.7 测点布置
• 2.3.8 加载控制方法
• 2.3.9 初始损伤的实现
• 2.3.10 数据采集
• 2.4 小结
• 第三章 粘钢加固墩柱试验结果及分析
• 3.1 引言
• 3.2 试验过程及试件的破坏形态
• 3.2.1 实现初始损伤
• 3.2.2 粘钢加固后试验
• 3.3 试验结果分析
• 3.3.1 荷载—位移滞回曲线
• 3.3.2 荷载—位移骨架曲线
• 3.3.3 延性能力分析
• 3.3.4 荷载退化曲线
• 3.3.5 刚度退化曲线
• 3.3.6 耗能能力分析
• 3.4 墩柱粘钢加固前后对比
• 3.5 小结
• 第四章 反复荷载作用下粘钢加固混凝土墩柱有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 OpenSees 程序介绍
• 4.3 粘钢加固钢筋混凝土墩柱有限元模型
• 4.3.1 单元模型
• 4.3.2 截面模型
• 4.3.3 混凝土本构关系
• 4.3.4 钢材本构关系
• 4.3.5 实现初始损伤
• 4.3.6 分析求解
• 4.4 OpenSees 计算结果分析与比较
• 4.4.1 有限元计算滞回曲线与试验滞回曲线对比
• 4.4.2 有限元计算骨架曲线与试验骨架曲线对比
• 4.5 小结
• 第五章 粘钢加固混凝土箱型墩柱双向恢复力模型研究
• 5.1 引言
• 5.2 建议的恢复力模型
• 5.2.1 恢复力模型的确定
• 5.2.2 计算恢复力模型与试验结果比较
• 5.3 小结
• 结论与展望
• 1 主要结论
• 2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文