[发明专利]一种CFRP修复震后破坏钢筋混凝土桥墩的计算方法

说明书

本发明提出了一种CFRP修复震后破坏钢筋混凝土桥墩的计算方法，该计算方法基于弹塑性理论，在抗弯、抗剪承载能力的基础上形成了CFRP修复时的高度和厚度，具有计算简单、计算迅速的特点，可以方便施工人员掌握，从而指导震后桥梁墩柱的快速修复，对恢复震后生命线具有十分重要的意义，同时，该计算方法能够解决已有CFRP修复震后破坏钢筋混凝土桥墩的计算方法复杂、十分不利于地震之后快速修复的问题，具有很好的实用性。

技术领域

本发明涉及桥梁抗震技术领域，特别涉及一种CFRP修复震后破坏钢筋混凝土桥墩的计算方法，其适用于震后破坏钢筋混凝土墩柱的加固设计。

背景技术

根据我国桥梁抗震设计中“小震不坏，中震可修，大震不倒”的思想，是允许桥梁在一定等级地震作用下发生破坏的。而桥梁结构作为道路生命线中的重要工程，其震后快速恢复通行能力直接关系到抗震救灾工作能否顺利开展。混凝土桥墩往往会设计一段塑性铰区域，利用该区域的非弹性变形来吸收和消耗桥梁上部结构由于地震引起的巨大能力。因此，地震后该处往往损伤严重，对该处进行快速、合理地修复就显得十分重要。纤维聚合物(CFRP)具有强度高，自重轻，耐腐蚀性好的特点。将其用于桥墩加固具有施工工艺简便快捷，对原结构截面几乎没有任何改变，加固补修效果及耐久性好的优点。但是目前国内对于CFRP修复震后破坏钢筋混凝土桥墩的计算方法十分复杂，十分不利于地震之后快速修复的要求。为此，本发明将形成一种CFRP修复震后破坏钢筋混凝土桥墩的计算方法。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种CFRP修复震后破坏钢筋混凝土桥墩的计算方法，以解决地震后桥墩损伤后的快速修复问题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种CFRP修复震后破坏钢筋混凝土桥墩的计算方法，包括如下步骤：

首先，做如下基本假定：1)钢筋混凝土桥墩假定为弹性体，且假定为空心结构；2)假定桥墩中的损伤仅为混凝土，钢筋未达到屈服条件；3)假定碳纤维和桥墩的接触面没有相对位移；4)假定混凝土桥墩加固后其抗弯、抗剪的力学性能恢复到震前同等水平；

然后，基于上述基本假定，采用式(1)进行修复厚度和修复高度的计算：

式中，t_p为修复厚度，L_p为修复高度，f_p为碳纤维的强度，D为墩柱直径，f_tk为混凝土的抗拉设计强度，a₁、a₂、......a₇和p₁、p₂、......p₇均为常量。

进一步地，在式(1)中，当桥墩发生剪切破坏、时，式(1)得到的修复厚度和修复高度分别为抗剪所需修复厚度t_pτ及抗剪所需修复高度L_pτ，此时，a₁＝-78.42，a₂＝0.168，a₃＝-2.51×10^-5，a₄＝-61.17，a₅＝-0.036，a₆＝5.31×10^-3，a₇＝65.463×10^-3，p₁＝21.55×10^-3，p₂＝634.91，p₃＝-1.49，p₄＝3.60，p₅＝61.19，p₆＝2.76，p₇＝-0.63；