外包钢套加固震损双层高架桥框架式桥墩地震易损性分析

作     者：刘洲 

作者单位：武汉科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：许成祥

授予年度：2023年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：双层高架桥框架式桥墩 地震损伤 外包钢套加固 地震易损性分析 有限元分析 

摘      要：双层高架桥能够实现城市立体交通,改善交通条件,逐渐成为近年来城市桥梁建设中流行的结构体系。双层高架桥框架式桥墩在地震作用下受力复杂,容易发生破坏,对地震损伤后双层高架桥框架式桥墩的加固研究十分重要。因此,本文对外包钢套加固震损双层高架桥框架式桥墩进行地震易损性研究,主要研究工作及研究成果如下:(1)外包钢套加固震损双层高架桥框架式桥墩的抗震性能有限元模型建立。基于外包钢套加固震损双层高架桥框架式桥墩的抗震性能试验,利用Open Sees开源程序,采用材料折减法来模拟框架式桥墩的地震损伤。建立了对比试件、外包钢套加固试件、中度震损加固试件和重度震损加固试件数值模型,对数值模型进行拟静力试验模拟,与试验滞回曲线与骨架曲线进行对比分析,模拟曲线吻合较好。(2)外包钢套加固震损双层高架桥框架式桥墩的地震易损性分析。以地面峰值加速度(PGA)作为地震动强度指标,位移延性比作为工程需求参数,对框架式桥墩进行地震易损性分析。结果表明:相对于未加固桥墩,在轻微破坏、中度破坏、重度破坏和完全破坏状态下,中度震损加固桥墩的PGA中位值分别提高了35.2%、51.7%、67.0%、73.5%,重度震损加固桥墩的PGA中位值分别提高了32.4%、44.6%、56.1%、67.9%。在重度损伤的范围内,外包钢套加固能恢复并提升震损双层高架桥框架式桥墩的抗震性能。(3)基于地震易损性的外包钢套加固震损双层高架桥框架式桥墩参数分析。研究混凝土强度、钢材强度、缀板间距与外包钢含钢率四组参数对桥墩地震易损性的影响。结果表明:外包钢含钢率与钢材强度对外包钢套加固效果影响较大,缀板间距对外包钢套加固效果影响较小。其中2.86%～3.63%的外包钢含钢率和Q345等级的钢材是最具性价比的选择。混凝土强度从C30增加到C50时,桥墩的破坏概率出现不同程度的降低,混凝土强度超过C50后,对桥墩地震易损性影响较小。