无黏结预应力带耗能钢筋预制节段拼装桥墩抗震性能研究.pdfVIP

第 32卷 ，第3期 中 国 铁 道 科 学 VO1．32 No．3 20l1年 5月 CHINA RAILW AY SCIENCE May，201l 文章编号 (2011)03—003308 无黏结预应力带耗能钢筋预制节段 拼装桥墩抗震性能研究 布 占宇 ，唐光武 (1．宁波大学 建筑工程 与环境学院，浙江 宁波 315211； 2．招商局重庆交通科研设计院有限公司桥梁工程结构动力学国家重点实验室，重庆 400067) 摘 要：运用美国太平洋地震工程研究中心开发的OPENSEES程序，采用纤维梁杜单元建立无黏结预应力 带耗能钢筋预制节段拼装桥墩模型，进行拟静力加载过程分析 ，研究预应力度、轴压比、普通钢筋和预应力筋 配筋率等参数对墩柱抗震性能的影响。结果表明：随着预应力度的提高，桥墩屈服力提高，但对水平承载力影 响较小；预应力和上部结构恒载总的轴压比为 2O ～30 时，桥墩具有较高的水平承载力和等效阻尼比；预应 力筋配筋率为 0．20 ～0．50 时，桥墩具有较稳定的水平承载力和耗能能力，增大预应力筋配筋率，桥墩等效 阻尼比降低；提高普通钢筋配筋率时 ，桥墩的屈服力、水平承载力 、能量耗散和等效阻尼比均有显著提高，但 残余位移增大。地震响应分析结果表明，增设耗能钢筋能提高节段拼装桥墩水平承载力 ；地震作用下桥墩破坏 时，墩底剪力约为拟静力试验水平承载力的70 ～9O ，墩顶位移约为拟静力试验破坏位移的5O 。 关键词 ：桥墩 ；预制节段 ；拼装 ；无黏结预应力筋 ；耗能钢筋；抗震 中图分类号 ：U443．22：U442．55 文献标识码 ：A 预制节段拼装桥墩在工厂预制桥墩节段 ，在现 中增加耗能钢筋后可改善桥墩的抗震性能。 场拼装成整体 。20世纪 7o年代开始在美 国德克萨 斯州应用，至今已成功应用在世界各地的高速公路 桥梁、城市高架桥、跨海大桥引桥等的下部结构 中 【j。其中后张无黏结预应力节段拼装桥墩具有施 工简单 、良好 的自复位能力和预应力筋受力均匀等 (a)立面 (b)墩杠断而 优点，且通过合理设计预应力筋含量和张拉控制应 图l 无黏结预应力带耗能钢筋预制节段拼装桥墩预应力 力 ，可保证桥墩在正常使用时接缝不张开，与整体 筋及耗能钢筋布置示意图 现浇桥墩使用性能基本一致[2。国外研究表明这种 无黏结预应力节段拼装桥墩存在地震位移需求大、 本文运用有限元方法进行无黏结后张预应力带 耗能能力偏低 的问题I3]，限制 了其在高烈度区的 耗能钢筋预制节段拼装桥墩的抗震性能研究。 应用。有研究表明，在无黏结预应力预制桥墩节点 连接中增加有黏结普通钢筋能增大滞 回耗能能力， 1 节段拼装桥墩抗震性能影响参数 降低位移需求l5。近年来出现了一种改进的无黏结 预应力带耗能钢筋预制节段拼装桥墩_6]，在桥墩 节段拼装桥墩的主要抗震性能影响参数包括普 截面内部设置 PVC管道 ，分别穿预应力筋和普通 通钢筋和预应力筋配筋率、上部结构恒载和预应力 钢筋 ，预应力筋为无黏结 ，普通钢筋为有黏结 ，如 引起 的总轴压比、预应力筋初始张拉应力 (简称预 图1所示 。由于预应力筋能减少残余位移，而耗能 应力度)等。节段拼装桥墩抗震性能的评价主要依 钢筋增大残余位移，在无黏结预应力节段拼装桥墩 据水平力一位移滞回曲线 、等效刚度、耗能和等效 收稿 日期：2010-12-28；修订 日期：2011-03—15 基金项 目：桥梁工程结构动力学国家重点实验室开放基金资助项 目 (201002)；浙江省教育厅科研项 目 (Y201017490)