SMA丝加固钢筋混凝土桥墩抗震性能分析

发布时间：2022-07-14 12:19

　　近年来,国内外大地震频发,造成的人员伤亡和财产损失不计其数,严重影响社会发展。桥梁是公路交通基础设施网络中最关键的要素之一,在地震作用下往往属于薄弱环节,而桥墩作为桥梁结构抗震中最重要的抗侧力构件,又是地震作用下桥梁结构中最易破坏的部位。桥墩在地震中发生破坏主要因为塑性铰区的延性和抗剪能力不足,表现在箍筋的配置数量不足和其搭接长度不够。我国存在大量基于旧的桥梁抗震设计规范设计的箍筋配置不足的钢筋混凝土桥墩;加之由于服役时长和环境的不同,旧桥墩还存在混凝土开裂、疏松、塌落、钢筋外露等病害,因此对旧桥桥墩进行抗震加固显得尤为紧迫。形状记忆合金（SMA）因为具有形状记忆效应、超弹性、高阻尼等特性,既能在不需要张拉机具情况下实现对桥墩的主动加固,又能较好的提升墩柱的延性和耗能能力。采用SMA主动约束桥墩已成为一种新颖有效地主动加固方法,但SMA材料特性及不同的加固参数对加固效果的影响仍然需要进一步探索。本文基于国家自然科学基金项目（51678110）中拟静力试验结果,采用OpenSEES对镍钛铌SMA主动加固钢筋混凝土墩柱进行数值模拟验证,主要研究内容及结论如下:（1）基于宏观SMA本构模型和... 

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 既有钢筋混凝土墩柱加固方法
        1.2.1 增大截面加固法
        1.2.2 外包套夹加固法
        1.2.3 横向预应力加固法
        1.2.4 其他加固修复方法
    1.3 SMA材料特性及主动加固墩柱方法介绍
        1.3.1 SMA材料概述
        1.3.2 SMA丝主动加固墩柱方法
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 国外SMA加固墩柱研究现状
        1.4.2 国内SMA加固墩柱研究现状
    1.5 本文主要研究内容
2 SMA主动约束混凝土本构分析
    2.1 引言
    2.2 SMA材料力学性能
        2.2.1 SMA本构模型
        2.2.2 循环荷载下SMA力学性能
        2.2.3 NiTiNb-SMA力学性能
    2.3 SMA主动约束混凝土模型
        2.3.1 典型约束混凝土模型
        2.3.2 SMA主动约束混凝土侧向约束力计算
        2.3.3 轴向-侧向应变关系
        2.3.4 SMA主动约束混凝土模型的建立
    2.4 本章小结
3 SMA加固钢筋混凝土墩柱的滞回性能分析
    3.1 引言
    3.2 拟静力试验概况
        3.2.1 试件尺寸及参数
        3.2.2 材料性能
        3.2.3 加载方案
    3.3 数值模型的建立与验证
        3.3.1 基本假定
        3.3.2 材料本构
        3.3.3 截面、单元及约束
        3.3.4 加载、分析和结果记录
        3.3.5 数值模拟结果与试验结果的对比验证
    3.4 滞回性能分析指标
        3.4.1 滞回曲线特点
        3.4.2 骨架曲线及延性系数
    3.5 SMA加固柱滞回性能影响参数分析
        3.5.1 混凝土强度等级的影响
        3.5.2 配筋率的影响
        3.5.3 长细比的影响
        3.5.4 轴压比的影响
        3.5.5 SMA侧向约束力的影响
        3.5.6 SMA缠绕高度的影响
    3.6 本章小结
4 SMA加固钢筋混凝土墩柱恢复力模型研究
    4.1 引言
    4.2 骨架曲线模型
        4.2.1 骨架曲线主要特征
        4.2.2 特征参数的确定
        4.2.3 骨架曲线的验证
    4.3 滞回准则
        4.3.1 卸载刚度的确定
        4.3.2 滞回规则的确定
    4.4 恢复力模型的验证及适用范围
    4.5 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型自复位SMA-剪切型铅阻尼器的试验及其数值分析[J]. 刘明明,李宏男,付兴.  工程力学. 2018(06)
[2]新型多维形状记忆合金阻尼器的试验研究[J]. 孙彤,李宏男.  工程力学. 2018(03)
[3]桥梁施工中加固技术及设计方案[J]. 谭贱如,段志坚.  交通世界. 2017(36)
[4]公路危桥加固的技术措施和要点[J]. 黄明.  交通世界. 2017(29)
[5]超弹性形状记忆合金阻尼器的减振特性研究[J]. 张振华,绳飘,王钦亭,吴志强.  振动与冲击. 2017(19)
[6]形状记忆合金及其应用研究进展[J]. 贺志荣,周超,刘琳,吴佩泽,邹启明.  铸造技术. 2017(02)
[7]FRP加固RC连续梁桥抗震性能试验研究[J]. 林元铮,田石柱.  振动与冲击. 2016(05)
[8]增大截面法加固低配箍率钢筋混凝土柱抗震性能试验研究[J]. 陆超超,王铁成,赵海龙,白锡庆.  工程抗震与加固改造. 2015(06)
[9]预应力钢套箍加固RC桥墩轴压性能试验研究[J]. 郭子雄,黄群贤,郝娟,陈建华,赖有泉.  中南大学学报(自然科学版). 2015(08)
[10]CFRP布加固RC空心桥墩的抗震性能[J]. 韩强,温佳年,杜修力,张冬杰.  土木工程学报. 2015(01)

博士论文
[1]改性亚麻纤维复合材料及其约束混凝土柱的轴压性能研究[D]. 夏媛媛.哈尔滨工业大学 2016
[2]镍钛铌形状记忆合金宏细观力学行为研究[D]. 陈斌.重庆大学 2013
[3]钢筋网高性能水泥复合砂浆加固RC柱在静载与低周反复荷载作用下的性能研究[D]. 蒋隆敏.湖南大学 2006
[4]形状记忆合金及其复合材料的本构关系[D]. 朱祎国.大连理工大学 2002

硕士论文
[1]形状记忆合金主动加固混凝土圆柱的试验研究[D]. 朱禹熹.大连理工大学 2018
[2]镍钛铌形状记忆合金的回复应力试验研究[D]. 王帅.大连理工大学 2018
[3]超弹性形状记忆合金丝约束RC短柱抗剪性能试验研究[D]. 任泽鹏.郑州大学 2016
[4]超弹性形状记忆合金增强混凝土柱轴压性能试验研究[D]. 洪陈凯.郑州大学 2015



本文编号：3661114