铁路重力式桥墩抗震加固方法研究

【摘要】铁路桥梁是国家的经济命脉和生命线工程，桥墩作为桥梁的下部结构，在地震作用下更易遭到破坏。由于历史经济条件的限制，我国高烈度地区依然存在大量的低配筋重力式桥墩。由于此类桥墩延性及耗能能力较差，导致桥墩抗震能力不足，在地震作用下会出现严重破坏甚至倒塌。对抗震能力不足或震后损伤的桥墩进行加固修复，不仅能够节约资金，而且能为震后及时开展抗震救灾工作提供重要保证。因此针对既有铁路重力式桥墩提出可靠的抗震加固方法以及如何对加固后桥墩的抗震性能进行评估已成为一个急需研究解决的问题。针对以上问题，本文的主要研究内容如下：（1）针对铁路混凝土重力式桥墩配筋率低，在地震时易发生破坏的特点，提出了外包碳纤维布、外包混凝土及外包钢板三种抗震加固方法。介绍了三种抗震加固方法的施工工艺，尤其对三种加固材料在墩底与基础的锚固连接方式进行了详细介绍。（2）对于三种抗震加固方法，研究了有限元模型的建立和求解方法。基于ANSYS有限元分析软件，研究了模型桥墩加固前、后的承载能力、位移延性以及塑性区的分布规律。讨论了加固材料、墩底锚固措施及加固高度等因素的影响。比较了不同加固方法的加固效果。（3）基于模型相似原理，设计制作了6组（共计23个模型）具有不同配筋率的桥墩试验模型。采用三种加固方法对受损后的模型桥墩进行了抗震加固。采用拟静力试验方法研究了加固前、后模型桥墩的抗震性能。获得了加固前后的模型桥墩在反复水平力作用下的滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力及破坏模式。对加固前、后模型桥墩的抗震性能及加固效果进行了对比分析，验证了三种加固方法及连接锚固方法的有效性和可行性。（4）研究了桥墩加固后抗震能力的评估方法。在有限元分析和模型试验的基础上，建立了加固桥墩能力曲线的简化方法。根据既有铁路桥墩的剩余服役期限，提出了考虑服役期影响的地震作用调整系数对弹性需求谱的折减方法，建立了考虑加固后桥墩位移延性的非弹性需求谱曲线。给出了加固后铁路重力式桥墩的抗震性能指标及其限值。提出了抗震加固后重力式桥墩的抗震能力简化评估方法和评估流程，并以一座抗震能力不足的铁路重力式桥墩为例进行了抗震能力评估。
【作者】丁明波；
【导师】陈兴冲；
【作者基本信息】兰州交通大学，桥梁与隧道工程，2013，博士
【关键词】重力式桥墩；抗震加固；拟静力试验；简化的能力谱法；抗震性能评估；

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