賈 毅，趙人達(dá)，王永寶，李福海,3

(1. 西南交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，四川 成都 610031；2.太原理工大學(xué) 建筑與土木工程學(xué)院，山西 太原 030024；3.西南交通大學(xué) 陸地交通地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610031)

橋墩作為橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分，同時(shí)也是橋梁抗震研究最核心的對象。在所有影響橋墩抗震性能的參數(shù)中，軸壓比會對橋梁的抗震性能產(chǎn)生較大影響[1-2]。針對此參數(shù)，國內(nèi)外學(xué)者開展大量的試驗(yàn)研究，研究表明在高軸壓比下，普通鋼筋混凝土橋墩的延性和耗能能力明顯降低，橋墩在地震作用下呈明顯的脆性破壞[3-4]。為提高橋墩在高軸壓比下的變形能力，改善橋墩在地震作用下的受力性能，可以采用纖維增強(qiáng)混凝土代替普通混凝土，這也是目前提高混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能的有效措施之一[5]。

聚丙烯纖維增強(qiáng)混凝土(PP-ECC)是高延性工程水泥基復(fù)合材料(ECC)的一種，與普通混凝土相比，該材料的彈性模量較低，但具有較高的延性和耗能能力[6]。在單軸拉伸荷載作用下具有應(yīng)變硬化特性，極限拉應(yīng)變可穩(wěn)定達(dá)到3%以上，并且在抗拉荷載作用下裂縫開展表現(xiàn)為多條細(xì)密裂縫的微觀開裂模式，具有優(yōu)越的裂縫分散和控制能力[7]。ECC是高耗能部位混凝土的理想替代品，可與鋼筋協(xié)調(diào)工作，適合用于土木工程領(lǐng)域，可彌補(bǔ)普通混凝土結(jié)構(gòu)耗能低的缺點(diǎn)[8]。文獻(xiàn)[9-10]對采用PP-ECC材料的梁柱節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)研究，分析梁柱內(nèi)箍筋含量對試件破壞特征、滯回性能及耗能的影響。文獻(xiàn)[11]通過擬靜力試驗(yàn)研究聚丙烯纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料(PFRC)和鋼纖維增強(qiáng)混凝土(SFRC)對橋墩抗震性能的影響。文獻(xiàn)[12]通過試驗(yàn)研究延性纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料(DFRCC)裝配式橋墩的抗震性能特點(diǎn)。文獻(xiàn)[13]研究3根不同配筋率PVA-ECC柱在高軸壓比下的抗震性能，結(jié)果表明， PVA-ECC柱均發(fā)生彎曲破壞，沒有出現(xiàn)劈裂、剝落和黏結(jié)破壞，隨著箍筋間距的減小，結(jié)構(gòu)延性得到改善。文獻(xiàn)[5]對配筋PVA纖維增強(qiáng)混凝土柱進(jìn)行高軸壓比下的擬靜力試驗(yàn)研究表明，PVA纖維柱表現(xiàn)為延性破壞模式，并具有良好的塑性變形能力和損傷容限。文獻(xiàn)[14]對4根高軸壓比、高強(qiáng)混凝土柱進(jìn)行低周反復(fù)水平荷載試驗(yàn)，結(jié)果表明，高強(qiáng)混凝土柱發(fā)生彎曲破壞，箍筋間距較小試件的滯回曲線飽滿、滯回環(huán)面積大，耗能大、延性好。文獻(xiàn)[15]對3個(gè)新型混合裝配式混凝土剪力墻在不同軸壓比下進(jìn)行抗震性能試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，隨著軸壓比的降低，試件剛度明顯降低，殘余變形增大，耗能能力提高。文獻(xiàn)[16]對22根鋼-聚丙烯混雜纖維混凝土框架柱進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，鋼-聚丙烯混雜纖維在增強(qiáng)柱的耗能能力方面優(yōu)于鋼纖維或聚丙烯纖維，隨著軸壓比的增加，其發(fā)揮的作用增大。文獻(xiàn)[17]采用FRC柱和1個(gè)普通混凝土柱對5個(gè)潛在塑性鉸區(qū)進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)，研究FRC區(qū)高度、強(qiáng)度和柱軸壓比對其抗震性能的影響，結(jié)果表明，與普通鋼筋混凝土柱相比，塑性鉸區(qū)采用FRC且配筋較少的柱，具有較好的變形能力和損傷容限。文獻(xiàn)[18]對2根不同軸壓比鋼筋混凝土矩形空心墩柱進(jìn)行水平雙向加載擬靜力試驗(yàn)，分析不同軸壓比下橋墩破壞機(jī)制、承載能力、延性、剛度、耗能能力等方面的抗震性能，結(jié)果表明，軸壓比從0.1增加到0.2時(shí)，試件承載能力、剛度和耗能能力都明顯提高，延性性能下降不明顯。

以上研究成果均表明，軸壓比對ECC橋墩、普通混凝土橋墩以及剪力墻結(jié)構(gòu)在低周反復(fù)荷載作用下的破壞模式和受力性能都有較大影響，在橋梁抗震設(shè)計(jì)中橋墩的軸壓比需要嚴(yán)格控制在合理范圍內(nèi)。然而，目前國內(nèi)外關(guān)于局部采用PP-ECC橋墩抗震性能試驗(yàn)研究的報(bào)道較少。

本文設(shè)計(jì)制作不同軸壓比、不同試件高度的PP-ECC橋墩試件，開展低周反復(fù)荷載作用下的擬靜力試驗(yàn)，全面研究其抗震性能，并討論軸壓比參數(shù)對試件破壞形態(tài)、滯回曲線、骨架曲線、位移延性、強(qiáng)度衰減、剛度退化和耗能能力等抗震性能指標(biāo)的影響規(guī)律。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試件設(shè)計(jì)與制作

本試驗(yàn)共設(shè)計(jì)4個(gè)橋墩試件，試件的編號及參數(shù)見表1。所有橋墩試件一端固定，另一端自由。全部試件均為方形實(shí)心截面墩，橫截面尺寸為300 mm×300 mm，加載點(diǎn)至承臺頂面距離為2 100 mm，用于模擬剪跨比為7.0的高墩橋梁。試件的箍筋間距為70 mm，體積配箍率ρv為0.79%，縱筋率ρl為1.51%，各試件的鋼筋配置相同。試件截面尺寸及配筋構(gòu)造如圖1所示。

表1 試件參數(shù)

圖1 試件尺寸及配筋詳圖

試件制作和養(yǎng)護(hù)過程如圖2所示。首先綁扎鋼筋籠、制作模板，然后澆筑承臺普通混凝土，待承臺混凝土初凝結(jié)后澆筑墩底PP-ECC，當(dāng)PP-ECC有一定強(qiáng)度后澆筑墩身其余普通混凝土。

圖2 試件制作過程

1.2 材料力學(xué)性能

試驗(yàn)采用單絲聚丙烯(PP)纖維，其主要物理性能參數(shù)見表2。PP纖維抗拉強(qiáng)度高、彈性模量小、延伸率高、在水泥基體中分散性好并與水泥基體之間有良好的握裹性[8]。為測定普通混凝土和PP-ECC的抗壓強(qiáng)度，同期制作了3個(gè)邊長為150 mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊，與橋墩試件在相同條件下養(yǎng)護(hù)28 d后，測試普通混凝土和PP-ECC抗壓強(qiáng)度平均值分別為28.6、27.2 MPa。橋墩縱向鋼筋采用12 mm的HRB400熱軋帶肋鋼筋，其屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度試驗(yàn)平均值分別為442.5 MPa和616.8 MPa；箍筋采用6 mm的HRB400熱軋帶肋鋼筋，其屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度試驗(yàn)平均值分別為440.6 MPa和612.4 MPa。材料力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備如圖3所示，普通混凝土和PP-ECC試塊抗壓試驗(yàn)最終破壞形態(tài)如圖4所示。由圖4可知，普通混凝土試塊破壞時(shí)大面積剝落、劈裂，承載能力下降較快，而PP-ECC試塊破壞時(shí)仍保持較好的整體性，僅產(chǎn)生大量豎向細(xì)密裂縫，承載能力下降緩慢。

表2 PP纖維基本性能

圖3 材料試驗(yàn)設(shè)備

圖4 試塊破壞形態(tài)

2 試驗(yàn)加載和量測方案

2.1 試驗(yàn)裝置

本次試驗(yàn)裝置主要由1臺500 kN MTS液壓伺服加載系統(tǒng)、1個(gè)3 200 kN液壓千斤頂、反力墻、反力架、反力梁、低摩阻滑板小車、球鉸、地錨螺栓等組成，試驗(yàn)加載示意及實(shí)景如圖5所示。試驗(yàn)時(shí)，首先通過液壓千斤頂施加豎向荷載并保持恒定，通過MTS液壓伺服作動器對墩頂施加水平荷載。為保證試驗(yàn)過程中豎向荷載垂直施加于墩頂中心，在反力梁與千斤頂之間設(shè)置低摩阻滑板小車，在墩頂與千斤頂之間設(shè)置球鉸[19]。試件承臺與臺座之間通過4根高強(qiáng)地錨螺桿固定，以保證試件在承受水平荷載時(shí)不產(chǎn)生整體滑移和轉(zhuǎn)動。

圖5 試驗(yàn)加載裝置

2.2 加載制度

根據(jù)文獻(xiàn)[20]的規(guī)定，試驗(yàn)開始前，通過豎向千斤頂施加40%目標(biāo)軸向荷載，重復(fù)加卸載3次，目的是消除試件內(nèi)部受力不均勻效應(yīng)，并對試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。試驗(yàn)開始時(shí)，首先施加豎向荷載至預(yù)定值，并在整個(gè)試驗(yàn)過程中保持恒定。本次試驗(yàn)的水平荷載采用低周往復(fù)靜力加載方法，加載制度采用荷載-位移混合控制，即試件縱向鋼筋屈服前采用荷載控制分級加載，荷載級差為2.5 kN，每級控制荷載下循環(huán)1次，獲得試件的開裂及屈服荷載；縱向鋼筋屈服后，采用位移控制加載，按試件墩頂屈服位移δy的整倍數(shù)逐級加載，加載位移依次為δy、2δy、3δy、…，每級控制位移下循環(huán)3次，待某一級位移下試件承載能力下降到峰值荷載的85%以下時(shí)，認(rèn)為試件已破壞，停止試驗(yàn)，獲得試件的峰值及極限荷載。試件的加載制度如圖6所示。

圖6 試件加載制度

2.3 測點(diǎn)布置和數(shù)據(jù)采集

試驗(yàn)測試內(nèi)容如下：

(1)試件墩頂加載點(diǎn)處的水平荷載與位移，通過MTS液壓伺服加載系統(tǒng)自動完成記錄；

(2)試件塑性鉸區(qū)域縱向鋼筋和箍筋的應(yīng)變，通過預(yù)埋在鋼筋上的3 mm×5 mm電阻應(yīng)變片進(jìn)行測量；

(3)試件塑性鉸區(qū)域混凝土和PP-ECC的縱向應(yīng)變和剪切應(yīng)變，通過在試件塑性鉸區(qū)域表面粘貼混凝土電阻應(yīng)變片和應(yīng)變花進(jìn)行測量；

(4)記錄整個(gè)試驗(yàn)過程中試件的開裂情況，利用電子裂縫觀測儀測量裂縫寬度，并繪制試件的裂縫發(fā)展圖。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 破壞過程及破壞形態(tài)

整個(gè)試驗(yàn)過程中，4個(gè)試件的破壞過程及破壞形態(tài)基本相同，都經(jīng)歷了開裂、屈服、極限、破壞4個(gè)階段，最終4個(gè)試件均因墩底受壓側(cè)縱向鋼筋壓屈導(dǎo)致承載能力下降到目標(biāo)荷載(峰值荷載的85%)而破壞，各試件的最終破壞形態(tài)如圖7所示。試件PEP-1和PEP-2加載到10 kN時(shí)，出現(xiàn)一條細(xì)微裂縫，而試件PEP-3和PEP-4首次出現(xiàn)裂縫發(fā)生在荷載20 kN左右，裂縫均出現(xiàn)在距墩底0.5 cm位置，分析認(rèn)為，這主要是因?yàn)樵嚰脑囼?yàn)軸壓比不同，軸向壓力越大，試件的開裂荷載越高。

本文以試件PEP-2為例，介紹試件的破壞過程及形態(tài)。隨著荷載的持續(xù)增加，裂縫逐步由墩底向上發(fā)展，但裂縫主要集中在PP-ECC區(qū)域內(nèi)，試件前后拉壓側(cè)裂縫呈相互平行的橫向發(fā)展趨勢，左右側(cè)裂縫斜向發(fā)展。隨著加載歷程的不斷發(fā)展，既有裂縫逐漸變寬，縱向鋼筋在墩底位置發(fā)生屈服，此時(shí)墩底PP-ECC區(qū)產(chǎn)生大量細(xì)微裂縫。試件屈服后，隨著墩頂加載位移的增加，新裂縫不斷產(chǎn)生，既有裂縫逐漸連通，并伴有纖維拔出和拉斷的“嘶嘶”聲，在普通混凝土區(qū)域也產(chǎn)生數(shù)條水平裂縫。試件達(dá)到峰值荷載后，既有裂縫寬度不斷增大，新裂縫產(chǎn)生較少，在距墩底15 cm范圍內(nèi)前后拉壓側(cè)產(chǎn)生數(shù)條豎向裂縫，同時(shí)距墩底15～20 cm范圍內(nèi)試件拉壓側(cè)局部PP-ECC被壓鼓出，但未出現(xiàn)剝落、掉塊現(xiàn)象，試件承載能力緩慢下降。當(dāng)試件承載能力下降到峰值荷載的85%以下時(shí)，試件墩底的縱向鋼筋受壓屈曲明顯，試件最終破壞。

圖7 試件破壞形態(tài)

3.2 荷載-位移滯回曲線分析

橋墩試件的荷載-位移滯回曲線綜合反映了結(jié)構(gòu)的抗震性能，它全面記錄了試件從彈性、彈塑性到最終破壞的全過程，是分析結(jié)構(gòu)抗震性能的重要依據(jù)[8]。

各試件荷載-位移滯回曲線如圖8所示。從圖8可以看出，當(dāng)水平荷載較小時(shí)，滯回曲線基本為直線，所包圍的面積較小，試件的加卸載剛度基本不變，荷載、位移線性增加，試件基本處于彈性階段。隨著荷載的增加，裂縫逐漸出現(xiàn)，滯回曲線不斷偏離直線，滯回曲線所包圍面積逐漸增大，荷載、位移非線性增長，說明試件進(jìn)入彈塑性階段。試件屈服后，滯回曲線逐漸向位移軸靠近，試件的加卸載剛度退化，滯回曲線所包圍面積也同時(shí)增大。峰值荷載后，隨著墩頂位移的繼續(xù)增加，試件的承載能力開始下降，卸載后的殘余變形逐漸增大，滯回曲線變得平緩，承載能力未發(fā)生明顯下降，說明試件在較大變形的情況下仍具有足夠的承載能力，延性較好。

試件PEP-1和PEP-2的滯回曲線明顯比試件PEP-3和PEP-4飽滿，表現(xiàn)出更好的變形能力和耗能能力，說明軸壓比越大，試件的延性越差。試件PEP-3和PEP-4的承載能力大于試件PEP-1和PEP-2，但峰值荷載后，試件PEP-3和PEP-4的承載能力和剛度衰減速度較快，表明軸壓比越大，試件的強(qiáng)度和剛度退化越嚴(yán)重，而隨著PP-ECC區(qū)高度的增加，這種現(xiàn)象得以改善，說明增加塑性鉸區(qū)PP-ECC高度可以提高高軸壓比下PP-ECC橋墩的變形能力和耗能能力。

圖8 試件滯回曲線

3.3 骨架曲線分析

骨架曲線是將試件的荷載-位移滯回曲線各級循環(huán)的峰值點(diǎn)連接起來的包絡(luò)線[21]，各試件的骨架曲線如圖9所示。

圖9 試件骨架曲線

由圖9可以看出，4個(gè)試件的骨架曲線均由上升段、強(qiáng)化段和下降段三部分組成；對比試件PEP-1和PEP-3可知，加載前期，試件PEP-3骨架曲線斜率明顯大于試件PEP-1，說明當(dāng)PP-ECC區(qū)高度相同時(shí)，試驗(yàn)軸壓比越大，試件的初始側(cè)移剛度越大；與試件PEP-1和試件PEP-2相比，試件PEP-3和PEP-4具有較高的承載能力，說明增加軸壓比可以增強(qiáng)裂縫之間基體的咬合和摩擦作用，進(jìn)而提高試件的水平承載能力；達(dá)到峰值荷載后，試件PEP-1、PEP-2、PEP-4保持一段平穩(wěn)的耗能階段，下降段光滑平穩(wěn)，沒有明顯的拐點(diǎn)，而試件PEP-3達(dá)到峰值荷載后，承載能力急劇下降，承載力拐點(diǎn)明顯，延性較差，說明增大試件的軸壓比，其延性和整體穩(wěn)定性將變差，但增加PP-ECC區(qū)高度可以在一定程度上改善高軸壓比結(jié)構(gòu)的延性性能和穩(wěn)定性。

3.4 強(qiáng)度衰減分析

強(qiáng)度衰減是位移幅值不變的情況下結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度隨著循環(huán)次數(shù)的增加而不斷降低的現(xiàn)象。通常采用強(qiáng)度衰減系數(shù)ηi表示

( 1 )

表3 各試件在不同位移等級下的強(qiáng)度及衰減系數(shù)

圖10 強(qiáng)度衰減系數(shù)與加載位移關(guān)系曲線

從圖10可以看出，試件PEP-1、PEP-2和PEP-4的強(qiáng)度衰減系數(shù)為0.891～0.989，在一個(gè)相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)變化，試件的強(qiáng)度衰減較慢。而試件PEP-3的強(qiáng)度衰減系數(shù)為0.777～0.865，其強(qiáng)度衰減系數(shù)明顯小于另外3個(gè)試件，表明該試件的強(qiáng)度衰減變化大，每次循環(huán)過程中結(jié)構(gòu)自身的損傷較嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性較差。這主要是因?yàn)镻EP-3試件PP-ECC區(qū)域的高度相對較低同時(shí)軸壓比較大。當(dāng)PP-ECC區(qū)高度為250 mm時(shí)，試件的軸壓比越大，其強(qiáng)度在每級位移循環(huán)下衰減越快，但增大橋墩PP-ECC區(qū)高度，可以減緩試件的強(qiáng)度衰減速度，可見軸壓比和PP-ECC區(qū)高度對試件的強(qiáng)度衰減有一定的影響。因此，為了保證試件具有良好的承載能力穩(wěn)定性，應(yīng)控制PP-ECC橋墩的軸壓比并選擇合理的PP-ECC區(qū)高度。

3.5 剛度退化分析

剛度退化是指在加載過程中，隨著位移的增大和循環(huán)加載次數(shù)的增加，試件的剛度逐漸減小，最終試件的剛度無法抵抗地震的作用，剛度退化反映了結(jié)構(gòu)累計(jì)損傷的影響。通常采用割線剛度Ki表示試件在反復(fù)加載歷程中的剛度退化特性[22]，如圖11所示。割線剛度計(jì)算公式為

( 2 )

圖11 割線剛度

各試件割線剛度退化曲線如圖12所示。由圖12可知，4個(gè)試件的剛度退化曲線大致相同，試件屈服前，剛度先快速退化，隨后剛度退化速度逐步變小，峰值荷載后，曲線趨于平緩，未發(fā)生明顯的剛度突變現(xiàn)象，說明PP-ECC橋墩具有良好的抗震性能。從加載開始到結(jié)束，在各級加載上，試件PEP-3和PEP-4的割線剛度均大于試件PEP-1和PEP-2，說明較大的軸向壓力在一定程度上約束了橋墩的側(cè)向變形，限制了PP-ECC微裂縫的發(fā)展，從而提高了PP-ECC橋墩的側(cè)移剛度。屈服之前，試件剛度退化速度隨著軸壓比的增加而變快，隨著PP-ECC區(qū)高度的增加而變慢，表明軸壓比和PP-ECC區(qū)高度對試件屈服前剛度退化速度有一定的影響。屈服之后，4個(gè)試件剛度退化越來越緩慢，剛度退化曲線基本重合，表明軸壓比和PP-ECC區(qū)高度對試件屈服后的剛度退化速度影響較小。

圖12 試件割線剛度退化曲線

3.6 延性分析

延性是指試件達(dá)到極限位移之前，其承載能力未明顯下降的情況下耐受非彈性變形的能力[13,19]，通常采用位移延性系數(shù)來評價(jià)試件的延性性能。依據(jù)縱向鋼筋首次達(dá)到屈服應(yīng)變確定試件的屈服位移，取荷載-位移骨架曲線上由最大承載力下降15%對應(yīng)的位移為試件的極限位移，試件的極限位移與屈服位移的比值定義為位移延性系數(shù)μ[23]，見式( 3 )。試件的極限位移轉(zhuǎn)角(側(cè)移比)也是衡量結(jié)構(gòu)變形性能的指標(biāo)之一[24]，將試件的極限位移與橋墩有效高度H的比值定義為極限位移轉(zhuǎn)角θu，見式( 4 )。各試件的屈服位移、極限位移、延性系數(shù)、極限位移轉(zhuǎn)角見表4。

( 3 )

( 4 )

表4 試件屈服位移、極限位移、延性系數(shù)及極限位移轉(zhuǎn)角

由表4可知：在軸壓比相同的條件下，試件PEP-2的位移延性系數(shù)大于試件PEP-1，試件PEP-4的位移延性系數(shù)大于試件PEP-3，說明增大墩底PP-ECC區(qū)高度可以有效提高結(jié)構(gòu)的延性性能，增強(qiáng)橋墩的抗震性能。與PEP-1和PEP-2相比，PEP-3和PEP-4位移延性系數(shù)分別降低了56.4%和15.4%，極限位移轉(zhuǎn)角分別降低了44.9%和17.1%，這說明在相同PP-ECC區(qū)高度下，試件的位移延性和極限位移轉(zhuǎn)角隨著軸壓比的增加而降低，軸壓比越小的試件變形能力越好，這與普通混凝土橋墩表現(xiàn)的性能一致。

3.7 耗能性能分析

耗能性能是衡量結(jié)構(gòu)抗震性能的一個(gè)重要指標(biāo)。荷載-位移滯回曲線所包圍的面積反映了結(jié)構(gòu)耗能的大小，即包圍的面積越大，耗散的能量越多，結(jié)構(gòu)的耗能性能越好[25]。由于各試件的加載歷程不同，本文采用Clough和Penzien提出的等效黏滯阻尼系數(shù)ξeq(式( 5 ))來評價(jià)結(jié)構(gòu)在地震中的耗能性能[26]，ξeq越大，結(jié)構(gòu)的耗能能力越強(qiáng)，抗震性能越好。等效黏滯阻尼系數(shù)計(jì)算示意如圖13所示。

( 5 )

式中：SEBC+SFBC為一次加卸載循環(huán)中試件所耗散的地震能量；S△OAF+S△ODE為理想的彈性結(jié)構(gòu)在達(dá)到相同位移時(shí)吸收的能量。

圖13 等效黏滯阻尼系數(shù)計(jì)算示意

各試件在開裂荷載、屈服荷載、峰值荷載和極限位移時(shí)所對應(yīng)的等效黏滯阻尼系數(shù)見表5。由表5可知：隨著試驗(yàn)荷載等級的增加，PP-ECC橋墩試件的等效黏滯阻尼系數(shù)呈增大的趨勢，當(dāng)試件達(dá)到極限位移時(shí)，其等效黏滯阻尼系數(shù)達(dá)到最大值，說明PP-ECC橋墩的耗能能力隨著加載進(jìn)程的發(fā)展不斷增強(qiáng)；在極限位移時(shí)，試件的等效黏滯阻尼系數(shù)為0.296～0.358，而普通鋼筋混凝土橋墩達(dá)到極限位移時(shí)的等效黏滯阻尼系數(shù)約為0.2[27]，說明局部采用PP-ECC可以提高橋墩的耗能能力，增強(qiáng)橋墩的抗震性能；試件PEP-3和PEP-4在不同加載階段的等效黏滯阻尼系數(shù)均大于試件PEP-1和PEP-2，說明軸壓比對試件的黏滯阻尼系數(shù)有一定的影響，即隨著軸壓比的增加，試件的耗能能力有一定的提高，相對較高的軸向壓力有利于箍筋對核心PP-ECC的約束，更能發(fā)揮PP-ECC橋墩的抗震性能。

表5 試件等效黏滯阻尼系數(shù)

4 結(jié)論

(1)在低周反復(fù)荷載作用下，不同軸壓比和不同PP-ECC區(qū)高度試件破壞過程和破壞形態(tài)相似，均經(jīng)歷了開裂、屈服、極限和破壞4個(gè)階段，最終破壞時(shí)縱向鋼筋受壓屈曲，PP-ECC保護(hù)層未剝落，核心PP-ECC保持良好，說明局部采用PP-ECC的橋墩具有較高的耐損傷能力。

(2)軸壓比對試件的強(qiáng)度衰減和剛度退化有一定影響，軸壓比越大，強(qiáng)度衰減速度越快，剛度退化越嚴(yán)重，試件的整體穩(wěn)定性越差，增加PP-ECC區(qū)高度可以在一定程度上減緩強(qiáng)度衰減和剛度退化的速度。

(3)在其他條件均相同的情況下，PP-ECC橋墩的位移延性和極限位移轉(zhuǎn)角隨著軸壓比的增加而降低，軸壓比越小的試件變形能力越強(qiáng)，這與普通混凝土橋墩表現(xiàn)出來的性能一致。

(4)軸壓比對PP-ECC橋墩的等效黏滯阻尼系數(shù)、承載能力和初始剛度有一定的影響，隨著軸壓比的增加，試件的耗能能力、承載能力和初始剛度都有一定的提高，說明相對較高的軸向壓力有利于箍筋對核心PP-ECC的約束，更能發(fā)揮PP-ECC橋墩的抗震性能。

(5)PP-ECC橋墩的耗能能力隨著試驗(yàn)荷載的增加不斷增強(qiáng)，當(dāng)試件達(dá)到極限位移時(shí)，其等效黏滯阻尼系數(shù)為0.296～0.358，大于普通混凝土橋墩達(dá)到極限位移時(shí)的等效黏滯阻尼系數(shù)，說明局部采用PP-ECC可以提高橋墩的耗能能力，增強(qiáng)橋墩的抗震性能。