钢筋混凝土薄壁空心高墩塑性铰长度计算方法

针对我国现行抗震设计规范尚未明确给出钢筋混凝土(RC)薄壁空心高墩塑性铰长度计算方法的问题,首先收集整理了既有RC桥墩塑性铰长度计算方法以及试验数据,分析影响塑性铰计算长度的主要因素;同时对实际桥梁工程采用的RC薄壁空心墩构造参数进行统计归纳.在验证有限元建模方法准确性后,采用ABAQUS软件建立了高度为40~120 m的8种典型RC薄壁空心高墩的精细化有限元模型,并开展非线性推覆分析,得到不同高度桥墩的等效塑性铰长度.最后讨论不同塑性铰长度计算方法的适用性,发现Eurocode 8规范的计算公式精度最高,可用于计算RC薄壁空心高墩的塑性铰长度.

变截面薄壁空心高墩混凝土施工技术应用

采用盘扣式脚手架作为施工平台,在脚手架上围绕墩身设置盘绕上升式人行通道;内部空心位置采用可收缩式施工平台,利用塔吊或汽车吊提升平台;对于墩柱四角弧形结构采用变截面转角定型模板施工。对于墩柱模板安装过程中难以固定、难以校模、混凝土成型差等问题,采用竖向支撑装置支撑墩柱模板,有效防止了混凝土仓位之间产生错台。

FRP约束RC矩形空心截面桥墩抗震性能

为了研究纤维增强复合材料(FRP)约束不同长细比中空截面墩柱的抗震性能,设计并制作了长细比分别为4和8的RC矩形中空截面墩柱,进行了单向水平低周反复荷载作用下的拟静力试验,分析了不同FRP约束墩柱的破坏特征、抗震性能和二次弯矩效应.研究结果表明:FRP约束对长细比较大墩柱的极限变形提高约16%,而墩柱最大承载力和极限承载力仅提高约5%,且减轻了短墩柱的捏缩效应和中长柱的二次弯矩效应;此外,对比分析了不同种类FRP约束不同长细比矩形空心墩柱的墩顶水平位移-力、塑性铰区截面的转动变形-弯矩的模拟值和试验值,其变化规律与试验结果吻合较好.

铁路圆端空心墩抗震延性的拟静力试验研究

为研究高烈度地区铁路圆端空心墩的延性抗震性能,对5个1:6缩尺模型进行了低周往复加载试验,分析了圆端空心墩损伤行为和塑性铰演化机理,探讨了不同设计参数桥墩的滞回性能、位移延性、强度/刚度及等效阻尼比等。结合损伤状态,基于位移延性对圆端空心墩抗震性能目标进行量化,并通过回归分析建立了强度/刚度退化与圆端空心墩性能目标的联系。鉴于已有模型不能很好估算圆端空心墩等效阻尼比,给出了基于试验数据的等效阻尼比公式。试验及分析结果表明:桥墩由于墩底倒角处混凝土压溃剥落、钢筋屈曲或拉断而发生弯曲破坏,墩身弯曲裂缝范围约占墩高的0.61~0.75;墩底实心段、倒角过渡段和墩身变截面的共同影响使得塑性铰区延长并整体上移;随着配箍率增加,桥墩延性有较大提升;在一定范围内增大轴压比可以提高桥墩抗弯能力,但过大的轴压会使墩底混凝土提前压溃而降低延性性能;在现行铁路规范允许位移延性比4.8下桥墩处于中等损伤状态,表明按规范设计的桥墩具有较好的抗震安全性。

FRP布约束RC矩形空心桥墩抗震性能试验研究

为研究纤维增强复合材料(FRP)布约束钢筋混凝土(RC)矩形空心桥墩抗震性能,进行六个高宽比为4的矩形空心桥墩拟静力试验研究,分析FRP布约束矩形空心桥墩破坏形态、位移延性、耗能、最大水平承载力等抗震性能参数。试验结果表明:在轴压比0.2低轴压荷载作用下,采用FRP布加固可明显提高矩形空心桥墩的延性及耗能,位移延性系数及累计耗能分别提高65.4%,25.8%,但对最大承载力影响较小,仅提高3.0%。基于Clough退化双线性滞回模型,结合试验结果,建立考虑强度、刚度退化等FRP布约束RC矩形空心桥墩的简单滞回模型,给出其卸载刚度与再加载刚度的回归公式。

反复荷载作用下活性粉末混凝土空心桥墩力学性能的试验研究

通过5个大比例尺活性粉末混凝土空心矩形桥墩试件在低周反复荷载作用下的受力性能试验,对试件的破坏形态、滞回特性、延性性能和耗能能力进行研究,分析纵向配筋率、配箍率等因素对试件受力性能的影响。结果表明,配置了横向箍筋的空心矩形桥墩试件的延性性能和耗能能力得到明显提高,具有良好的抗震性能。利用基于平截面假定的条带法编制了数值分析程序,分析试件弯矩与转角的关系,理论计算结果与试验结果吻合较好。

矩形截面混凝土空心墩塑性铰长度分析

在延性抗震设计中,等效塑性铰长度直接影响到桥墩位移能力的估算,其计算的准确性对于桥墩抗震性能的评估至关重要。现有规范中等效塑性铰长度公式大多是由实心墩试验得到的,鉴于空心墩与实心墩的性能差异,这些公式对空心墩的适用性尚有待深入研究。通过7个不同设计参数的矩形截面空心墩拟静力试验,观测并分析不同构件塑性铰区损伤演化及变化趋势,研究剪跨比、纵筋率、配箍率对墩底塑性铰分布形态的影响。基于国内外等效塑性铰长度计算公式与试验结果的对比分析,发现:塑性铰长度随墩身计算长度的增大而增大,配箍率、纵筋配筋率对其有一定影响;在现有规范及文献中,Telemachos、Eurocode8、高振世的塑性铰长度计算值与实测值较为接近,适于估算矩形空心墩的塑性变形能力。

钢筋混凝土空心圆端墩柱截面弯曲承载力和延性的分析研究

针对空心圆端截面的形状和特征 ,提出了在箍筋约束作用下核心混凝土约束应力的分布和两个主轴方向极限状态控制点位置的确定准则 ;考虑了约束混凝土的应力 应变关系 ,通过分条方法对空心圆端截面的弯曲承载力和延性进行了分析研究 ;分析了轴压比、配箍率。

钢筋混凝土矩形空心墩柱的FRP约束效应研究

为了正确评价纤维增强复合材料(FRP)约束效应对钢筋混凝土(RC)空心墩柱受力性能的影响,首先采用有限元数值模拟方法,对FRP类型、厚度、幅宽和间距参数影响下约束RC矩形空心柱的轴压荷载、约束混凝土压应变、箍筋和FRP拉应变的变化规律进行研究。基于模拟结果,提出一种考虑FRP布环箍和箍筋共同约束效应的侧向约束压力计算公式,进而建立FRP约束混凝土压应力-应变模型。进一步应用提出的FRP约束混凝土模型评价FRP加固矩形空心桥墩的受力性能,并与试验结果对比,两者吻合较好。

圆柱式节段空心墩抗震加固方式研究

运用美国太平洋地震工程研究中心开发的OpenSees软件,采用纤维梁柱单元建立圆柱式节段桥墩模型,进行拟静力加载过程分析,研究预应力筋布置形式和使用耗能钢筋及钢套管加固对桥墩抗震性能的影响。结果表明:预应力钢束均匀布置在四周比布置在中心具有更好的抗震性能,在墩底增设钢套管时,对节段桥墩抗震性能的提高帮助不大;钢套管厚度的变化对桥墩拟静力性能影响不大;在墩底设置耗能钢筋能改善桥墩的抗震性能,耗能钢筋长度以穿过塑性铰区为宜;随着耗能钢筋配筋率的增加,空心节段桥墩强度退化加快,延性能力减弱;对耗能钢筋配筋率较高而耗能能力不好的节段桥墩,可通过降低耗能钢筋屈服强度有效延缓其强度退化,提高延性能力。

粘钢加固损伤混凝土箱型桥墩的抗震性能Ⅰ:双向拟静力试验

设计制作了11个钢筋混凝土箱型截面桥墩缩尺模型,对其进行了粘钢加固后的双向拟静力试验,分析了加固桥墩的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性能力、刚度退化和耗能能力等.结果表明,加固墩柱均发生以弯曲破坏为主的延性破坏,破坏塑性铰由未加固时的墩底上移至加固钢板位置的上边缘,加固后墩柱各项抗震性能良好,表明粘钢加固损伤桥墩是一种有效的抗震加固方式.墩柱强轴方向的滞回环饱满,承载力和刚度较大;弱轴方向的滞回环捏缩效应显著,耗能能力较强.初始损伤程度仅对粘钢加固墩柱的刚度退化及耗能能力具有一定影响.随着轴压比的增大,加固试件的承载力变大,极限变形能力降低,延性能力和耗能能力均增强.而随着长细比的减小,加固试件的承载力变大,极限变形能力降低,刚度退化情况严重.

高墩大跨连续刚构桥墩顶截面形式研究

高墩大跨连续刚构桥墩项的截面形式既有空心截面,也有实心截面。通过对比研究,分析了某高墩大跨连续刚构桥墩顶分别采用空心、实心截面后墩顶部位的受力特点。结果表明,在满足设计规范的前题下,选择实心截面有利于满足主梁施工搭设托架,方便施工。

粘钢加固损伤混凝土箱型桥墩的抗震性能Ⅱ:动力响应数值分析

针对具有初始弯曲损伤的粘钢加固混凝土箱型桥墩,采用柔度法和纤维模型,进行了系统的地震动力响应数值模拟计算,分析了地震作用下加固桥墩的地震剪力、墩顶位移、剩余刚度等性能指标,并在拟静力试验的基础上综合研究其抗震加固力学行为.分析结果表明,地震荷载作用下地震中桥墩仍然发生加固钢板上缘产生塑性铰的破坏模式,与拟静力试验结果一致.加固前后桥墩抗震性能的对比结果表明,经粘钢加固形成新塑性铰的加固方式可有效增强桥墩的抗震能力.初始损伤程度、加固钢板厚度和长细比等对加固桥墩抗震安全度的影响较小.大轴压情况下,安全度快速降低.

基于双向拟静力试验的钢筋混凝土箱型薄壁墩抗震性能

对14个钢筋混凝土箱型薄壁墩进行了双向拟静力试验,考察了长细比、轴压比、配箍率等对箱型薄壁墩双向荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、位移延性、滞回耗能和极限曲率等特性的影响,讨论了箱型薄壁墩的双向滞回性能.结果表明:在水平双向反复荷载作用下,箱型薄壁墩以弯曲破坏为主,低墩破坏区域集中于墩底,高墩的破坏区域明显上移;长细比越大,轴压比越小的箱型薄壁墩滞回曲线越饱满,变形能力越大;在长细比为6.9～13.1的范围内,位移延性系数随长细比的增大而减小,长细比为16.3的试件位移延性系数明显增大;长细比大于13.1的试件塑性破坏范围明显增大,但极限曲率显著降低.

基于纤维模型圆端型铁路空心高墩的地震反应分析

通过对大瑞线漾濞1#桥8#桥墩的弹塑性抗震分析,研究圆端型铁路空心高墩的地震反应作用机理,用纤维梁柱单元模拟桥墩,分析塑性铰发生部位,为铁路桥梁空心高墩的抗震设计提供一些有用的数据和理论依据.

不同加载路径下钢筋混凝土矩形空心桥墩抗震性能比较

考虑实际地震作用多维性对钢筋混凝土矩形空心桥墩抗震性能的影响,文中在前期低周反复加载抗震性能测试结果的基础上,采用ABAQUS有限元分析软件,对其进行了非线性分析。将有限元模型的计算结果与试验模型的试验结果进行了对比验证,具体研究了3种加载路径(先X向后Y向、先Y向后X向、XY向同步)对钢筋混凝土矩形空心桥墩抗震性能的影响。研究结果表明,先X向后Y向和先Y向后X向的加载方式计算得出的承载力、变形、刚度等抗震性能指标很接近;而X、Y向同时加载方式与双向先后加载方式相比,模型抗震承载力和相应位移都有大幅度的降低,前者降低至后者的80%,同步加载试件的刚度衰减速度也明显快于双向先后加载试件。

138m双薄壁空心高墩翻模施工技术

结合葫芦河特大桥138 m双薄壁空心高墩施工,详述百米以上空心高墩采用翻模施工的工艺。采用翻模施工不仅施工质量高、速度快,而且具有施工安全、操作简单等特点,能取得良好的效益。

变截面薄壁空心高墩稳定性分析

用ANSYS对变截面空心薄壁高墩在考虑几何非线性及存在初始缺陷时进行稳定性分析,把线弹性和考虑几何非线性稳定性计算结果进行对比,发现涉及几何非线性时比在线弹性情况下对长细比大的墩稳定性影响较为明显,说明几何非线性影响不容忽视;若进一步考虑存在初始缺陷,则缺陷存在于墩中底部时对稳定性影响比在其偏上部大些。

铁路圆端形空心墩位移能力与等效塑性铰长度分析

为采用简化公式计算桥墩的位移能力,大多数国家的桥梁抗震规范均已引入等效塑性铰长度这一概念。由于铁路桥墩粗大等特点,目前我国铁路规范尚未给出桥墩等效塑性铰长度的计算公式。针对影响等效塑性铰长度的3个主要因素:墩高、配筋率和截面宽度,采用基于OpenSees平台的纤维单元,对72个桥墩进行横桥向推覆数值模拟,计算得到等效塑性铰长度,通过回归分析给出适合此类桥墩的等效塑性铰长度计算公式,并基于所得到的等效塑性铰长度,利用简化公式计算桥墩的位移能力。研究结果表明:基于本文所提出的等效塑性铰长度计算公式能较好地与有限元计算结果相吻合。

截面空心系数对空心桥墩抗震性能的影响分析

为了研究空心桥墩的墩高及空心截面对其抗震性能的影响,选用有限元软件OpenSees建立三组不同墩高、截面空心尺寸及类型的空心墩模型。引入空心系数来表示截面空心尺寸。采取Pushover拟静力分析方法进行数值模拟,根据基底剪力—位移曲线,分析空心桥墩的抗震性能。结果表明随着墩高增加,空心桥墩承载力明显下降,但变形能力增加。截面空心系数对空心桥墩的抗震性能影响明显,在0.2~0.4之间承载力明显提升,但空心系数持续增加,承载力增幅降低。空心系数相同时,方形空心截面的空心墩承载力极限优于矩形空心截面的空心墩,但变形能力下降。考虑到经济效应,建议空心桥墩抗震设计时,考虑空心系数在0.3~0.6之间的矩形空心桥墩。