掺入聚乙烯醇纤维的装配式空心圆形墩抗震性能试验研究

作     者：邓宇昂 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：史俊

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：装配式空心桥墩 PVA纤维混凝土 抗震性能 拟静力试验 抗剪承载力 

摘      要：随着我国城市化进程的进一步加快以及公路建设的迅猛发展,装配式桥梁被广泛地应用在城市高架桥以及跨海大桥上。墩柱作为桥梁结构中的关键承载构件,对于一些身处地震频发的城市或地区来说,其抗震性能就成了人们需要关注的最重要的因素之一。本文以安徽某实际工程段的墩柱为原型,设计并制造出了8个装配式空心圆形截面桥墩试件。这些试件在墩身与盖梁之间采用了插槽式连接,在墩身与基础台座之间采用了承插式连接,同时在墩身掺入了聚乙烯醇(PVA)纤维以改善试件延性。通过拟静力试验对8个试件进行了加载,主要试验变量包括轴压比、墩身混凝土等级、剪跨比以及配箍率等。基于试验与有限元分析结果,从试件破坏现象、滞回曲线、承载能力、延性指标以及耗能能力等多方面对装配式空心圆形墩柱的抗震性能进行了分析与研究。在此基础上,提出了装配式空心圆形墩柱的抗剪承载力公式,并与现有抗剪承载力公式模型进行了比较与验证。主要研究成果如下:(1)过高的轴压比(15%)和配箍率(0.91%)会导致试件破坏时出现更明显的剥落现象。在墩身混凝土中掺入PVA纤维可以使试件在破坏过程中产生更细密的裂缝,从而有效地改善了试件的延性和表观破坏形态。(2)试件的抗剪承载力和耗能能力与轴压比(5～15%)呈正相关。但过大的轴压比容易导致延性不足。试件的抗剪强度与剪跨比呈负相关,与配箍率呈正相关,配箍率和剪跨比的增大能有效提高试件延性。(3)在一定范围内,墩身高度变化引起的轴压比、配箍率、剪跨比的增大均能显著改善试件的能量耗散性能。轴压比的增大能改善试件在加载前期的强度退化,但会使试件在加载后期强度退化更加显著。(4)本文拟合的塑性铰区抗剪承载力公式能较为有效地预测装配式空心圆形墩柱的抗剪承载力。且在现有的抗剪承载力模型中,Priestley和Sezen公式高估了圆形空心墩的抗剪承载力,而Aschheim和ACI 318-14公式对塑性铰区空心圆形墩的抗剪承载力预测具有较好的适用性。图115幅,表10个,参考文献87篇