预制UHPC模壳增强RC桥墩设计方法与抗震性能分析

来源：中国血液净化杂志2021年第8期北京时间：

作者：李帅, 张凡, 储长青, 赵泰儀, 王景全, 高立强, 姚一鸣, 明发焱

单位：1. 东南大学 混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室, 江苏 南京 210096;2. 江苏省交通工程建设局, 江苏 南京 210004;3. 中铁大桥局集团有限公司 桥梁结构健康与安全国家重点实验室, 湖北 武汉 430034;4. 中铁第四勘察设计院集团有限公司, 湖北 武汉 430063"],"fundList_en":["Youth Program of National Natural Science Foundation of China (51908123); Joint Funds of National Natural Science Foundation of China (U1934205); Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20190370, BK20180383); Natural Science Foundation of Jiangsu Higher Education Institutions of China (18KJA580005); The Science and Technology Research Plan of China Railway Eryuan Engineering Group Corporation (KYY2019096(19-21))

摘要：采用预制超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete，UHPC）永久模壳增强普通混凝土（Reinforced Concrete，RC）桥墩，可提高其抗震能力和耐久性能，同时加快桥梁施工速度。为研究预制UHPC永久模壳对桥墩抗震性能的影响，提出了预制模壳的设计方法，分析了其对桥墩的主动增强及被动约束机理；通过参数敏感性分析，研究了UHPC永久模壳关键参数对桥墩抗震性能的影响，包括UHPC抗压和抗拉强度等材料性能参数及模壳高度和厚度等几何参数。研究结果表明：永久模壳设计厚度由UHPC抗拉强度及桥墩截面尺寸控制，核心区混凝土浇筑温度及速度对其有一定影响，浇筑温度与模壳设计厚度呈逆相关，当浇筑温度从0℃上升到30℃时，模壳厚度约减小43%，而浇筑速度与模壳厚度呈正相关，当浇筑速度从0.5 m·h^-1增加到4 m·h^-1时，模壳厚度约增加30%；预制模壳的主动增强和被动约束作用可提高RC桥墩最大承载力和耗能能力15%以上，残余变形可减小17%以上；UHPC抗压和抗拉强度对新型桥墩初始刚度、最大承载力、耗能能力等性能指标影响较小，变化量均低于6%，提高UHPC抗压强度可有效降低新型桥墩的残余变形；预制UHPC模壳厚度和高度等几何参数主要影响新型桥墩的初始刚度和残余变形，对其耗能能力和最大承载力无显著影响；研究成果可为预制UHPC永久模壳增强混凝土桥墩的设计及抗震分析提供参考依据。

关键词：桥梁工程,混凝土桥墩,抗震性能,预制永久模板,设计方法,超高性能混凝土

基金资助：国家自然科学基金青年科学基金项目（51908123）；国家自然科学基金联合基金项目（U1934205）；江苏省自然科学基金青年项目（BK20190370，BK20180383）；江苏省高等学校自然科学研究重大项目（18KJA580005）；中铁第二勘察设计院集团有限公司科技研究开发计划项目（KYY2019096（19-21））