預力預鑄混凝土節塊橋柱之双塑鉸模型及反覆側推行為

周中哲 ； 張浩然 ； 陳俊翰 ； Joshua Hewes

《結構工程》 25卷3期 (2010/09) Pp. 55-76

https://doi.org/10.6849/SE.201009_25(3).0004

摘要

最近的研究顯示預力預鑄混凝土節塊橋柱能在大側向變形下有小殘餘變形的能力，為了要能簡易地預測此種橋柱的側力與側位移關係，此研究介紹兩種分析方法：（i）橋柱双塑鉸模型預測橋柱側推行為，及（ii）二維桁架有限元素數值模型預測橋柱反覆側推行為。為了證明分析模型的預測結果，本研究共測試三組試體：試體1由四個節塊所組成，不含任何消能鋼筋，試體2及3含消能鋼筋，其中試體2的消能鋼筋錨碇在基礎與第一節塊間，試體3的消能鋼筋錨碇在第二節塊與基礎之間，以研究不同錨碇位置的消能鋼筋對反覆載重行為的影響。並利用電腦分析程式建立24組預力預鑄節塊橋柱數值模型以探討消能鋼筋量、初始預力量以及柱的高寬比對於預力預鑄節塊橋柱耐震行為的影響。研究結果顯示：（1）双塑鉸模型可預測橋柱的側推行為，（2）橋柱第一節塊與第二節塊塑鉸長度隨著側位移而改變，並與消能鋼筋握裹位置有關，但在大側向變形下趨於定值，（3）橋柱安裝消能鋼筋能有效提高試體遲滯消能能力，試體1的遲滯阻尼比為ξ＝6.5％，試體2及3則分別為ξ＝7.5％及8.8％，（4）利用電腦分析程式所進行預力預鑄節塊橋柱的反覆載重行為參數研究，發現消能鋼筋與節塊斷面積比ρ＝1.2－1.8％，橋柱的遲滯阻尼比能提升至11－13％，消能鋼筋能提供橋柱彎矩約25％，並仍保有小殘餘變形的能力。