薄壁拉筋矩形钢管混凝土墩柱抗震性能研究

相比圆钢管混凝土墩柱,矩形钢管混凝土墩柱的惯性矩大、稳定性强,但其对填充混凝土的约束较差。为探究端部拉筋和加载方向对矩形钢管混凝土墩柱抗震性能的影响,开展2根方形和2根矩形钢管混凝土墩柱的拟静力试验,分析比较端部拉筋以及加载方向对桥墩的刚度、承载力、耗能、刚度退化以及残余变形的影响规律。并采用ABAQUS有限元软件建立拉筋钢管混凝土桥墩精细三维实体-壳单元模型,有限元模型中混凝土单元引入裂缝,钢材引入韧性损伤以考虑更准确的拉筋钢管混凝土桥墩的抗震性能退化规律。研究结果表明:与传统钢管混凝土桥墩相比,端部拉筋约束钢管混凝土墩柱的屈服荷载、水平峰值荷载、累计耗能和弹性刚度分别提高49.3%、42.8%、24.1%和15.1%,抗震性能优于传统钢管混凝土桥墩。与弱轴加载相比,强轴加载时桥墩的屈服荷载、峰值荷载累积耗能和弹性刚度分别提高了45.1%、44.9%、51.7%和7.1%,表明强轴加载时更易发挥抗震性能。采用有限元软件建立的钢管混凝土桥墩精细三维实体-壳单元模型与试验结果吻合良好,反映了循环荷载下拉筋钢管混凝土桥墩的塑性大变形阶段承载力退化现象和滞回曲线“捏拢”效应。有限元模型计算的裂缝高度位置与试验结果基本一致。研究结果可为进一步优化钢管混凝土墩柱的设计提供参考。

榫卯-灌浆套筒混合连接装配式方墩轴压性能研究

已有研究表明,榫卯-灌浆套筒混合连接装配式方墩(简称混合连接拼装桥墩)的抗震性能接近于整体现浇桥墩。为进一步探讨混合连接拼装桥墩的轴压性能,以钢管的长度、直径以及壁厚等为变化参数,进行1个整体现浇桥墩(编号ZT)和4个混合连接拼装桥墩(编号GTA-0~GTD-0)的轴压承载力试验,结果表明,GTA-0~GTD-0试件的承载力比ZT试件提高了10.1%~14.4%,其延性系数均大于ZT试件;GTA-0~GTD-0试件的轴压承载力随钢管直径和长度的增大而增大,而钢管壁厚对于试件承载力的影响较小;拼装桥墩的破坏位置随着钢管长度的增加而上移,逐渐接近于整体现浇桥墩,但二者的破坏模式基本相同。

轨道交通高架桥预制拼装桥墩的地震易损性分析

节段预制拼装技术可加快桥梁建设速度,目前已得到桥梁工程界日益重视。然而,若在城市轨道交通中采用预制桥墩,其拼装接缝对抗震性能的影响必须得到评估。本文提出了预制拼装桥墩的地震易损性评估方法,选取位移延性指标作为评估参数,利用概率地震需求模型进行易损性分析,定义了4种极限损伤状态,用于定量评价混凝土桥墩的损伤状态。同时以南京地铁宁句城际轨道交通预制拼装桥墩为背景,开展了现浇、预制和预制预应力三种桥墩的地震易损性对比研究,理论和试验研究表明,预应力可降低预制桥墩的易损性,在一定范围内预应力轴压比较大的预制桥墩,在强烈地震下更容易生存。研究成果可为中高烈度区的预制桥墩抗震设计提供参考。

预制节段拼装桥墩的地震损伤指标研究

为了获得预制节段拼装桥墩的地震损伤合理评价指标,对地震作用下无粘结预应力预制拼装桥墩的损伤演变过程与损伤状态进行综合分析。从受压混凝土应变、受拉钢筋应变和预应力度等角度确定预制节段拼装桥墩各损伤状态界限的力学特征。基于OpenSees纤维模型拟静力分析以及与试验结果的对比,获得预制节段拼装桥墩的损伤指标计算公式。研究结果表明,基于纤维单元模型的拟静力分析能够较好地模拟预制拼装桥墩的地震损伤;不同桥墩对应各损伤状态的损伤指标限值有一定差别;提出的预制节段拼装桥墩损伤指标计算方法较好地适用于其地震损伤状态分析与评估。研究结论可为预制节段拼装桥墩的地震易损性研究及抗震设计提供参考。

港珠澳大桥青州航道桥主塔墩钢套箱设计与施工

论述了钢套箱的总体设计思想、结构构造、施工工艺及技术要点。钢套箱主体结构一体两用,既作为施工承台的临时挡水结构和模板,又作为运营期防船舶撞击的永久结构,保护主塔基础的安全。

采用SMA拉索的摇摆自复位桥墩试验研究与动力分析

为了提升桥梁结构的抗震韧性,提出了一种采用超弹性形状记忆合金(SMA)拉索的摇摆自复位桥墩。首先对单根SMA拉索进行变幅循环拉伸试验,随后以SMA拉索的预张拉应力为试验参数,针对新型桥墩开展缩尺模型试验,详细考察了试件的力学行为与损伤模式,讨论了桥墩的滞回曲线和复位能力;提出了新型桥墩的初步设计建议,并利用OpenSees进行非线性时程分析验证。研究表明:得益于摇摆机制以及SMA拉索良好的可恢复变形性能,桥墩试件在4%滑移率内几乎不产生损伤;与传统梁桥相比,采用SMA拉索桥墩的新型梁桥可有效降低结构残余变形以及桥墩本身的损伤。虽然最大变形有所放大,但仍处在可控范围。

内嵌耗能钢板的箱形钢桥墩抗震性能试验研究

基于可恢复功能和装配式结构的设计理念,提出一种内嵌防屈曲耗能钢板的新型箱形钢桥墩结构。为探究此类箱形钢桥墩的抗震性能,设计3组共7个钢桥墩试件,并开展柱顶竖向恒定荷载以及柱顶水平往复荷载作用下的拟静力试验;对比分析新型钢桥墩试件的滞回曲线、骨架曲线、强度与刚度退化规律、承载能力及耗能能力,进而获得内嵌耗能钢板、轴压比等因素对试件抗震性能的影响规律。研究结果表明:新型箱形钢桥墩根部内嵌防屈曲耗能钢板后,试件的局部屈曲变形明显减小,承载能力和抗震性能得到较大提升;与轴压试件相比,偏压试件的承载能力和延性较差,且其正向承载力大于反向承载力;轴压比对新型箱形钢桥墩抗震性能的影响较显著,试件的耗能能力随轴压比减小而提高;试件的承载能力随壁板强度增大而提高,但试件的延性变差;本文所提承载力计算公式准确性较高。

混凝土深梁腹筋拓扑优化设计

现有的结构拓扑优化研究大都忽略混凝土开裂后的软化现象,以及腹筋对深梁结构抗剪受力性能的影响。以钢筋混凝土深梁结构腹筋设计为研究对象,利用APDL语言编写钢筋混凝土深梁腹筋的拓扑优化程序,通过舍弃每次优化中对结构平均应变能影响较小的腹筋单元,最终得到结构开裂后与混凝土斜拉杆共同承担剪力的关键腹筋,并通过软化拉压杆模型理论进行相应的腹筋配束设计。选取京雄高速花瓶式桥墩的盖梁缩尺试验模型进行腹筋拓扑优化及配束设计,优化后的配束设计在一定程度上能抑制裂缝发展,其开裂后相较缩尺模型原配束设计具有更大的结构刚度,使开裂后的结构在承受相同荷载时应变更小,提高结构的耐用性。

在海岛光板岩条件下施工特大桥墩基

在海岛环境施工条件复杂、气象条件恶劣,尤其是在光板岩地质条件下进行桥梁基础的施工尤为困难,东海大桥在大乌龟岛的登陆点--PM445#墩基础施工是一典型案例。该墩施工的成功实践为我国在外海环境下建桥提供了有益的知识积累,为海上复杂条件下登岛段进行φ3m的钻孔灌注桩施工提供了宝贵经验。

连续刚构桥高墩施工技术

结合清石公路黄河大桥工程的特点,介绍了大跨径、高墩桥梁中常用的连续刚构桥的力学特点、适用范围以及构造上的一些特点,探讨了翻模施工、高墩垂直度控制、外观质量控制等相关施工技术,具有一定的应用推广价值。

兰新二线高性能混凝土桥墩抗裂性试验研究

针对该线新疆段大风、大温差、严重干旱缺水的自然环境特点,进行了室内与现场的抗裂性试验研究。分析了墩体裂缝产生的原因,得出在新疆恶劣的自然环境下保温、保湿养护能显著提高混凝土墩体早期抗裂性的结论。保温、保湿养护,能减少混凝土内部水分向外散失,减小混凝土发生干缩与塑性收缩的机率;同时保证水化热散失均匀,减小混凝土墩内外温差,降低由于温度应力产生的裂缝。结果表明:采用合理的养护方式可使此类环境下高性能混凝土桥墩抗裂性得到明显提高。

大体积耐久性混凝土桥墩裂缝的控制工艺

文章对铁路混凝土桥墩裂缝产生的原因进行分析,阐述施工控制的原则和方法,并简要介绍合武高速铁路大体积桥墩耐久性混凝土裂缝控制的施工措施。

节段拼装桥墩撞击试验研究与数值分析

为研究采用节段拼装桥墩与整体现浇桥墩在抗撞击性能方面的差异,探究撞击作用下节段拼装桥墩的撞击响应和破坏模式。采用缩比模型,通过水平撞击试验获得节段拼装桥墩和整体现浇桥墩的动力时程响应曲线,观测不同构造形式桥墩在不同撞击速度下的破坏模式,并对比分析桥墩在撞击荷载作用下的撞击力、位移等动力时程响应;采用非线性有限元模型,对桥墩撞击响应和破坏过程进行仿真模拟,并通过与试验结果进行对比,验证其有限元结果的可靠性;通过参数分析探明了撞击高度、预应力值对拼装式桥墩动力响应的影响规律。研究结果表明:在撞击荷载作用下,整体现浇桥墩主要发生了由受拉弯曲破坏转变为墩底斜向剪切破坏的弯剪破坏,节段拼装桥墩主要发生受撞节段剪切滑移和加载区混凝土压溃;与整体现浇桥墩相比,在撞击作用下节段拼装桥墩撞击力峰值降低21.25%,撞击持续时间相应增加147.62%,同时节段拼装桥墩展现出更强的变形能力和能量耗散能力,但未能展现出良好的自复位能力,增加混凝土局部损伤;有限元模拟与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的正确性;基于节段拼装桥墩有限元模型,分析得到撞击高度和预应力值对桥墩撞击力的影响较小,但撞击高度对桥墩变形影响较大,预应力值对桥墩整体刚度也有较大影响;因此,在节段拼装式桥墩抗撞设计时应综合考虑撞击高度和预应力值对桥墩的影响,从而保证结构的可靠安全。