PVA-ECC加固桥墩抗震性能试验与数值研究

为了全面研究工程水泥基复合材料（ECC）加固桥墩的抗震性能,对采用聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（PVA-ECC）加固的桥墩进行了拟静力试验。并基于有限元分析软件OpenSees建立了数值模型,通过对比数值模拟结果与试验结果,验证有限元分析的有效性,在此基础上对PVA-ECC加固桥墩进行数值参数分析,探讨轴压比、新旧材料厚径比及体积配箍率变化对桥墩抗震性能的影响规律。结果表明:数值模拟的滞回曲线与骨架曲线和试验基本吻合;与普通混凝土桥墩相比,新旧材料厚径比为0.10时,即可获得优异的延性性能,ECC加固的桥墩变形性能显著提升,极限位移提高,滞回曲线更加饱满,抗震性能更加优异。对于高轴压比情况,为了确保ECC加固桥墩的延性性能,应根据实际情况增加新旧材料厚径比;ECC材料可部分替代箍筋作用,适用于箍筋配置不足的桥墩加固,PVA-ECC具有较好的工程抗震加固的作用。     

钢筋混凝土桥墩抗震变形能力研究

国内外近期发生的破坏性地震如1989年美国Loma Prieta地震、1994年美国Northridge地震、1995年日本Kobe地震、1999年我国台湾ChiChi地震和2008年我国汶川大地震,均对桥墩造成了严重震害。开展钢筋混凝土桥墩抗震问题的研究,对保证桥梁结构抗震安全和交通生命线的畅通,具有十分重要的意义。确保桥墩在大震下具有良好的延性和     

型钢连接装配式低矮剪力墙抗震性能试验研究

采用带锚筋的锚板、腹板、端板以及加劲板作为连接件,能够通过干式连接方法将上下预制剪力墙构件连为整体。为研究该新型全装配式剪力墙的受力性能和抗震性能,设计了2个剪跨比为0.783的试件和1个相同剪跨比及配筋率的现浇整体墙体,并进行了低周往复拟静力试验,分析了该全装配式剪力墙的承载能力、刚度、延性性能和耗能能力等。研究结果表明:现浇整体墙体和全装配式剪力墙的破坏形式均为受剪破坏,全装配式剪力墙的极限位移角大于现浇整体墙体极限位移角,分别为1/77和1/133,轴压比为0.3时平均延性系数3.47,低于现浇整体墙体平均延性系数4.62;但该全装配式剪力墙具有较高的承载能力和耗能能力。型钢与剪力墙的锚筋需采用穿孔塞焊的形式连接,避免锚筋与锚板焊接的位置发生剪断的现象。     

新型装配式混凝土框架连接节点抗震性能试验

为推广装配式混凝土框架结构的应用,提出3种不同的新型装配式钢筋混凝土框架中节点连接形式,进行低周往复荷载试验。对比各试件的破坏形态、滞回性能、刚度退化、累积耗能和节点剪切变形等抗震指标。研究结果表明:采用方钢管连接的装配式混凝土节点呈现梁端弯曲破坏,采用工字钢连接或对拉螺栓连接的节点呈现节点核心区剪切破坏。采用方钢管的连接形式既能改善节点核心区的破坏形态,又能提高其承载能力、变形能力、耗能能力和梁端转动能力,同时显著改善节点的滞回特性,减小核心区的剪切变形。在弹塑性和塑性变形阶段,采用方钢管连接形式的装配式混凝土节点的抗震性能优于工字钢连接和对拉螺栓连接的节点。此外,采用工字钢连接形式比对拉螺栓连接形式的节点具有更高的承载能力、耗能能力和较小的核心区剪切变形。     

竖向配预应力钢筋混凝土桥墩抗震性能研究综述

竖向配预应力筋钢筋混凝土桥墩(PRC桥墩)在桥梁工程中具有广阔的应用前景。总结了PRC桥墩产生以来国内外学者的主要研究成果,并对其抗震能力进行了系统的归纳和分析,主要包括预加压力、预应力筋用量、预应力度、预应力筋位置等因素对PRC桥墩残余变形、屈服后侧向刚度、水平承载力、耗能能力等抗震性能的影响。表明预应力筋的配置可有效减少残余变形、控制裂缝发展,并提高结构的屈服后刚度。PRC桥墩中的普通纵筋是保证桥墩延性耗能能力的关键,但配筋率应保持在合理范围内。     

铁路空心墩抗震性能的拟静力试验研究

铁路桥梁空心墩在铁路建设中普遍使用,空心墩与实体墩有较大差异,空心墩塑性铰区域的长度能否直接采用实体墩的研究结果尚不明确,采用缩尺模型进行模拟试验是一种比较理想的手段。本文以大瑞铁路的空心桥墩为原型,制作了3个大比例尺的缩尺模型,采用拟静力试验方法进行了截面合理配筋、地震破坏模式及塑性铰区域长度研究,得到了空心高墩在水平反复荷载作用下的骨架曲线、滞回曲线、塑性铰区长度及破坏特征。试验结果表明,现有设计配筋率下模型桥墩呈现延性破坏,破坏特征体现为混凝土的压碎,有明显的塑性铰区域;模型桥墩的塑性铰区域长度与墩底截面受力方向尺寸相近。采用数值模拟得到单调加载骨架曲线和试验骨架曲线,与试验得到曲线能较好地吻合。     

两层带新型连接节点预制叠合剪力墙抗震性能试验研究

为了研究带新型水平连接节点的预制叠合板式剪力墙结构的抗震性能,设计制作了两片采用新型水平连接节点的两层预制叠合剪力墙和一片作为对比的现浇剪力墙,其中两个预制构件连接形式分别为螺旋箍筋连接和钢板连接方式。对3个构件进行拟静力试验,分析结构的承载力、破坏机理、滞回性能、刚度退化、延性、耗能能力及拼装节点滑移情况等。试验结果表明:所有构件均呈现弯曲破坏特征,预制构件的极限层间位移角大于1/50,滞回曲线饱满,结构承载力接近于现浇剪力墙构件;采用新型连接节点的预制叠合剪力墙连接可靠,传力性能良好,预制构件底部相对滑移较小,整体抗震性能良好。     

钢管混凝土桥墩抗震性能试验研究

为研究钢管混凝土桥墩的抗震性能,对钢管混凝土桥墩和钢筋混凝土桥墩进行了拟静力对比试验研究。根据试件的破坏发展过程以及各试件的滞回曲线和骨架曲线,分析了其滞回性能、耗能能力、延性、强度退化及刚度退化等抗震性能。试验结果表明,钢管混凝土桥墩的抗震性能明显好于钢筋混凝土桥墩。在含钢率和轴力相同的情况下,钢管混凝土桥墩的滞回曲线比钢筋混凝土桥墩丰满得多,前者的耗能能力约为后者的4.46倍,钢管混凝土桥墩的延性大于钢筋混凝土桥墩;随着轴压比的增大,钢管混凝土桥墩延性有所下降,强度退化加快,但对其刚度退化的影响不大。     

圆钢管超高性能混凝土组合柱抗震性能分析

为了研究圆钢管超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete-filled steel tube, UHPCFST)组合柱的抗震性能,文中采用OpenSees对圆UHPCFST组合柱在低周往复荷载作用下的响应进行分析。首先,选用3种不同的圆钢管约束UHPC本构模型,并通过与文献试验结果进行对比验证其有效性后,对圆UHPCFST组合柱的抗震性能进行含钢率及轴压比2个参数的影响分析。与文献试验结果对比表明,UHPC采用LU本构计算参数所建立的模型可很好地模拟低周往复荷载作用下圆UHPCFST组合柱的荷载-位移骨架曲线及滞回性能。参数分析发现：含钢率由3.31%增大到27.75%(钢管壁厚由2 mm增大到18 mm)时,组合柱的水平承载能力提高了2.6倍,延性提高2.5倍;轴压比由0.1提高到0.9时,组合柱的极限承载能力降低了24.45%,延性急剧下降(78.3%);当柱的含钢率在9.75%～20.49%范围内(钢管壁厚在6～13 mm内),轴压比在0.1～0.3之间时,圆UHPCFST组合柱在地震作用下表现出良好的抗震性能,承载力能力明显无降低,延性与变形...     

可更换构件铁路高墩抗震性能研究

针对一种具有可更换构件的新型铁路高墩结构,基于增量动力分析(IDA)曲线,采用易损性分析方法对9度设计、罕遇与极罕遇害地震时的墩柱进行抗震性能评价。建立全桥有限元分析模型,以墩柱最不利截面材料的应变为损伤指标,以地面峰值加速度为地震动强度指标,以357条地震波作为地震动输入,IDA分析得到墩柱关键截面的IDA曲线簇及50%、84%和16%的分位曲线,结合定义的极限状态,探讨墩柱可能产生的塑性铰数量及位置,并通过绘制易损性曲线,对墩柱进行基于概率性的抗震性能评估。研究结果表明：可更换构件在桥墩中首先屈服,从PGA=0.5g时开始屈服、到PGA=1.1g时全部屈服,可更换构件实现分级耗能;墩柱在9度罕遇地震作用下处于基本完好的概率约为99.5%;可更换构件新型高墩结构在9度巨震下超越基本完好状态的概率为36.6%,超越可修复性损伤状态的概率不足1%,其大概率处于可修复性损伤状态。可更换构件高墩抗震性能优越,在近断层地区具有较好的应用前景。     

新型装配整体式墙体抗震性能试验研究

文中针对北京市建筑设计研究院有限公司提出的两种新型装配整体式剪力墙结构连接构造设计了两组墙片试验。试验墙片采用预制构件,并预埋连接件。装配时,墙片之间利用预埋件焊接连接,称为干式连接;上下层墙片之间采用现浇方式与楼板连接在一起,这种方法增强了墙体的整体性,可大幅度降低混凝土现场湿作业量。本文设计了两组墙片试验,第1组试验检验墙片竖缝位置干式连接方式的抗震性能;第2组试验体检验型钢边缘约束构件、型钢抗剪键和高强度灌浆料后浇带的连接性能。两组试验各建造两个试验体,第1组两个试验体相同,第2组两个试验体分别采用不同的轴压比。试验结果表明:干式连接方式可以充分传递截面上的剪力,使腹板墙和翼缘墙协调工作;采用型钢的约束边缘构件具有较好的延性,有效地延缓了墙片角部的破坏。     

Seismic performance of eccentrically-compressed steel pier under multi-directional earthquake loads

In this article, the seismic performance of box-shaped steel piers embedded with energy-dissipating shells under a multi-directional seismic load is investigated. A finite element(FE) model was accurately established and verified by the quasi-static test results. A parametric analysis of the hysteretic behaviour of a novel box-shaped steel pier under eccentric pressure was carried out on this basis. We discussed the influence of the eccentricity, axial compression ratio, thickness of embedded shell, ratio of slenderness, spacing of transverse stiffening ribs on the embedded shell, and width-to-thickness ratio of wallboard on the anti-seismic performance of a novel box-shaped steel bridge pier. The results revealed that the load carrying capacity and ductility coefficient of the specimen are substantially influenced by the eccentricity, variation in the axial compression ratio, and slenderness ratio. The specimen′s plastic energy dissipation capacity can be effectively improved by increasing the thickness of the embedded shell. The spacing of the transverse stiffening ribs only marginally affects seismic performance. In addition, the width-to-thickness ratio of the wallboard exerts a more considerable influence on the deformability of the square-section specimen. Finally, a formula for calculating the bearing capacity of the novel box-shaped steel piers under cyclic loading is proposed.     

Effect of pier shape and pier alignment on the equilibrium scour depth at single piers

The equilibrium scour depth at uniform single bridge piers depends on a large number of variables,including the pier horizontal cross-section shape and its alignment angle towards the flow direction.The influence of these variables has been studied by only a few researchers,mostly,on the basis of tests that were far from approaching equilibrium.This experimental study aims at revisiting the influence of piers' shape and alignment on local scouring for length-width ratios smaller than or equal to 4,by increasing the experimental evidence.Fifty five long-duration laboratory tests were run under steady,clear-water flow,close to the threshold for initiation of sediment motion.Five pier shapes were considered:circular,rectangular square-nosed,rectangular round-nosed,oblong,and zero-spacing(packed) pile-groups;the tested skew-angles were 0°,30°,45°,60°,and 90°.It was concluded that i) the shape factor can be taken as 1.0,for rectangular round-nosed and oblong cross-section piers,and as 1.2,for rectangular squarenosed and packed pile-group cross-section piers,ii) the shape factor does not vary significantly with the duration of tests,this way confirming the robustness of the shape factors reported to date,iii) the effect of shape is present at skewed piers although the associated coefficients remain in the narrow range of1.0-1.2,and iv) for length-width ratios smaller than 4,the shape factor is of the same order of magnitude as the skew angle factor and should not be neglected.     

约束混凝土砌块结构抗震性态研究

性态抗震设计已成为结构抗震设计的发展趋势,本文以约束混凝土砌块结构为对象,在提出约束混凝土砌块墙承载力计算公式的基础上,建立了砌块墙片的恢复力模型。对3座不同层数的典型约束混凝土砌块结构,在代表不同场地类别、不同地震动强度的输入下分别进行了动力非线性时程分析和静力非线性分析。通过计算结果的对比,讨论了2种分析方法中场地类别、地震动强度、静力非线性分析中侧力分布模式等影响,所得结论可以为用静力非线性分析估计砌块结构的抗震性能提供有益的参考依据。     

装配式预应力混凝土双柱桥墩抗震性能研究进展

装配式预应力混凝土双柱桥墩是一种在上世纪铁路桥梁中广泛应用的一种桥墩形式.随着城市高架、跨海大桥、高速铁路等工程的不断新建,需要继续采用这种具有突出优点的桥墩方案.但是对于装配式双柱墩的设计及其抗震性能,目前仍然缺乏系统的研究.这已成为困扰桥梁设计工程师和业主的技术难题,从而限制了装配式双柱墩在我国桥梁建设中的应用.为了解决此技术难题,本文对目前的研究现状进行了剖析,并对进一步的研究思路和研究内容进行了详细分析.在此基础上进行的研究将为装配式双柱墩在我国的推广应用提供可靠的基础研究资料.     

钢筋混凝土柔性墩柱抗震性能的试验研究

柔性墩柱是桥梁工程中经常采用的墩柱形式之一。为了研究柔性墩柱的长细比和配箍率对柔性墩柱抗震性能的影响,我们进行了5根圆截面柔性墩柱的低周反复加载试验。本文主要介绍了试验过程,分析研究了其在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化规律以及耗能能力。试验结果表明:配箍率不同的试件,极限承载力相当,配箍率越大,柔性墩柱的延性越好,耗能能力越强;长细比越大,试件的承载能力越差,滞回曲线越丰满,耗能能力越强。     

钢筋混凝土圆形截面柱式桥墩抗震性能评价

对4座典型的钢筋混凝土圆形截面双柱式桥墩，利用Priestley等建议的钢筋混凝土桥墩抗剪强度计算方法和型态描述方程，结合Rush-over方法进行了延性抗震能力评价。一般说来，纵桥向能够满足延性抗震要求，而横桥向一些配箍率较低的桥墩在地震中会发生脆性的弯剪破坏，其底部塑性铰将形成在柱基之中，部分桩基可能会遭受损害。     

Interference of an upstream pier on local scour at downstream piers

In this study, three kinds of pier arrangements were tested. They are (i) two piers in tandem, (ii) two piers in staggered arrangement, and (iii) three piers in symmetrically staggered arrangements. In the arrangement of two piers in tandem, the equilibrium scour depth at downstream pier decreases with an increase in downstream distance up to approximately eight times pier diameter and then increases with further increase in downstream distance. However, the scour depth at downstream pier is always smaller than that at upstream pier. In the arrangement of two staggered piers, the scour depth at the downstream pier for L/b = 4, where L is the offset distance and b is the pier diameter, is the same as that of the upstream pier at S = 8b, where S is the streamwise spacing or distance between piers. Further, for three piers in staggered arrangement, as the lateral spacing between downstream piers increases, the equilibrium scour depth at downstream pier decreases.