预应力连接预制节段桥墩抗震性能数值仿真分析

摘要

预应力连接预制节段桥墩已在美国低震地区广泛应用，但在中国的工程应用甚少。由于预制节段墩的抗震机理尚不明确，震害资料缺乏，使其在强震地区的应用受到制约。本文基于预应力连接预制节段桥墩缩尺模型的拟静力试验，采用有限元分析软件ABAQUS，建立其精细化数值模型，在压弯荷载作用下进行墩柱的非线性力学行为仿真，并与试验结果进行对比验证；在此基础上，探讨耗能钢筋配筋率、预应力筋面积及其初始张拉力3个关键设计参数对预制节段桥墩抗震性能的影响规律。结果表明：本文建立的预制节段桥墩数值模型可较好地再现拟静力试验结果；随耗能钢筋配筋率的增加，桥墩承载能力、等效黏滞阻尼比和残余位移都明显增加；随预应力筋面积增加，桥墩屈服后刚度明显增加，抗侧承载力增加，残余位移略有增加，等效黏滞阻尼比降低；随预应力筋初始张拉力的增加，桥墩承载能力增加，但墩底混凝土破碎严重；对于预制节段拼装预应力桥墩，建议当目标偏移率不超过4%时，为了避免严重的混凝土损伤，预应力筋初始张拉力应小于其极限抗拉强度的50%；为了实现桥墩震后的快速修复，耗能钢筋配筋率应小于1%。研究结果可为预制节段拼装预应力桥墩的抗震设计提供参考，促进其在强震地区的使用。

关键词

预制节段预应力桥墩 / 抗震性能 / 耗能钢筋配筋率 / 预应力筋面积 / 预应力筋初始张拉力