可更换预应力筋自复位双柱墩桥梁抗震设计及数值验证

庞伟; 江昊; 贾俊峰; 朱安静; 边嘉琛

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20240409002

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可更换预应力筋自复位双柱墩桥梁抗震设计及数值验证

论文 | 更新时间：2025-08-27

- 可更换预应力筋自复位双柱墩桥梁抗震设计及数值验证
- Seismic Design and Numerical Verification of Self‑centering Double‑column Pier Bridges with Replaceable Prestressing Tendons
- 防灾减灾工程学报 2025年45卷第4期页码：819-828
- 作者机构：
  
  1.中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃兰州 730099
  2.北京工业大学桥梁工程安全与韧性全国重点实验室，北京 100124
- 作者简介：
  
  庞伟(1982—),男，高级工程师，硕士。主要从事桥梁抗震研究。E-mail：pangwei1228@126.com
  贾俊峰(1982—)，男，教授，博士。主要从事桥梁抗震研究。E-mail：jiajunfeng@bjut.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(52178449)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20240409002
  中图分类号： TU378.3
- 收稿：2024-04-09，
  
  修回：2024-05-10，
  
  纸质出版：2025-08-28
- 稿件说明：
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庞伟,江昊,贾俊峰等.可更换预应力筋自复位双柱墩桥梁抗震设计及数值验证[J].防灾减灾工程学报,2025,45(04):819-828.

PANG Wei,JIANG Hao,JIA Junfeng,et al.Seismic Design and Numerical Verification of Self‑centering Double‑column Pier Bridges with Replaceable Prestressing Tendons[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(04):819-828.
庞伟,江昊,贾俊峰等.可更换预应力筋自复位双柱墩桥梁抗震设计及数值验证[J].防灾减灾工程学报,2025,45(04):819-828. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240409002.

PANG Wei,JIANG Hao,JIA Junfeng,et al.Seismic Design and Numerical Verification of Self‑centering Double‑column Pier Bridges with Replaceable Prestressing Tendons[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(04):819-828. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240409002.

摘要

为提升桥梁工程的震后功能可快速恢复性及结构可修复性，提出一种配置可更换曲线预应力筋的摇摆自复位双柱墩桥梁及其结构与构造。以某市政桥梁工程为背景，研究并确定了自复位双柱墩桥梁的抗震性能目标、设计方法和设计流程。基于OpenSees软件平台建立了摇摆自复位双柱式墩数值模型，分析墩顶水平往复加载条件下墩柱的抗震能力，验证了基于所提出的基于直接位移的抗震设计方法得到的预应力筋初始张拉应力、配筋率以及消能部件面积比等关键设计参数的合理性。研究结果表明：双柱墩在墩顶加载偏移率达5%时，其抗侧刚度和水平承载力基本不降低；卸载后残余偏移率仅为0.17%，具有优异的自复位能力。本文提出的摇摆自复位双柱墩桥梁结构及其抗震设计方法可以实现预期抗震性能目标，可根据该方法得到结构合理设计参数。本文研究可为高烈度区市政和公路桥梁抗震设计提供参考。

Abstract

To improve the rapid post-earthquake recovery of bridge functionality and structural repairability

a rocking self-centering double-column pier bridge with replaceable curved prestressing tendons

including its structure and construction

was proposed. Based on a municipal bridge project

the seismic performance objectives

design method

and design process for the self-centering double-column pier bridge were studied and established. A numerical model of the rocking self-centering double-column pier was established based on the OpenSees platform to analyze the seismic performance of the pier columns under horizontal cyclic loading at the top of the pier and to verify the appropriateness of key design parameters‑such as the initial prestressing tendon stress

reinforcement ratio

and area ratio of energy dissipation devices‑calculated using the proposed direct displacement-based seismic design method. The results showed that the lateral stiffness and horizontal bearing capacity of the double-column pier did not significantly decrease when the top drift ratio reached 5%. The residual drift ratio after unloading was only 0.17%

indicating excellent self-centering capability. The proposed rocking self-centering double-column pier structure and its seismic design method can achieve the intended seismic performance objectives

and rational structural design parameters can be obtained through this method. The research can provide reference for the seismic design of municipal and highway bridges in high seismic intensity regions.

关键词

Keywords

references

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