承插式连接预制拼装桥墩抗震性能试验研究

为研究不同连接构造、轴压比和承插深度对承插式连接预制拼装桥墩(简称“承插式桥墩”)抗震性能的影响,制作1组现浇桥墩试件和3组承插式桥墩试件开展拟静力试验。对比试件破坏模式、滞回曲线、骨架曲线及特征值、耗能能力、刚度特性和残余位移、纵筋应变,分析承插式桥墩与现浇桥墩抗震性能差异以及增设钢榫进行结构优化后桥墩抗震性能改善效果。结果表明:承插式桥墩与现浇桥墩试件破坏模式、损伤范围、承载能力、耗能能力、残余位移和钢筋应变沿梁高分布相近;提高承插式桥墩轴压比,能提高桥墩承载能力,降低延性和累积耗能能力,破坏时残余位移远小于其它构件,具有可靠的自复位能力;提高承插深度,会增大桥墩承载能力和耗能能力;墩底增设钢榫能增强承插式桥墩与承台间的连接,承载能力、延性、耗能能力等与承插式和现浇桥墩保持一致,但各加载位移下的累积耗能较高,有助于提高承插式桥墩的耗能能力,具有良好的抗震性能。

高轴压比下预制桥墩承插式连接力学行为试验研究

为研究高轴压比下预制桥墩承插式连接的力学行为,通过轴压性能试验,研究连接的受力失效机制,明确影响连接轴压强度的关键设计参数,分析侧剪应力分布与极限值,提出承插式连接侧剪应力计算与墩柱承插深度设计方法。结果表明:采用墩柱表面粗糙化处理的承插式连接轴压强度满足桥墩设计荷载要求;承插式连接轴压强度随墩柱承插深度的增大而增大,且强度增量与承插深度增量呈近似线性关系;承插式连接有效承插深度为总承插深度的2/3,且在有效承插深度内,侧剪应力呈均布状态;随着墩柱表面粗糙度的增大,承插式连接的极限侧剪应力得到显著提升,但当墩柱表面粗糙程度达到6 mm以上时,极限侧剪应力不再提升;根据试验与理论分析结果,提出波纹型墩柱表面极限侧剪应力及满足轴向承载力要求的承插深度计算公式。

改进承插式连接桥墩与承台的承插深度分析

传统装配式承插桥墩因为要求承插深度较深,导致工程应用有限。该文提出改进承插式的拼装构造,包括侧面剪力键、墩底U形抗冲切钢筋、高强无收缩灌浆料、大直径金属波纹管约束等措施。列举了当前的承插式深度计算公式,并在此基础上提出改进承插式桥墩承插深度计算公式。讨论了轴压比、混凝土强度等因素对承插深度的影响。分析表明:改进承插式连接使承插深度减小,降低了承台厚度,拓宽了工程应用范围;在荷载等级不高的非抗震区,承插深度可达到0.7倍墩柱直径;剪力键构造对承插式抗弯贡献了20%。轴力偏心距小于0.5倍墩柱直径时,轴力对承插式构造抗弯是有利的;当偏心距大于0.5倍墩柱直径时,需要适当增加埋置深度。增大混凝土强度,可降低承插深度要求。

公路桥装配式桥墩承插式连接的桩基承台研究

针对公路桥装配式桥墩采用的承插式连接,为降低承台底板厚度,减少承台混凝土用量,以湖北省监利至江陵高速公路东延段项目的装配式桥墩试验段(承台总厚1.5 m,预制管墩承插深度为1.0 m,承台底板厚度仅0.5 m)为背景进行研究。首先根据规范计算承台底板的最小厚度,采用MIDAS FEA软件建立桥墩-承台-桩基础有限元模型,分析承台的应力和破坏点;然后基于分析进行承台配筋设计;最后通过混凝土裂缝模型对配筋设计进行校核,并通过缩尺模型试验验证配筋设计的可靠性。结果表明:承插式连接桩基承台设置U形抗冲切钢筋后,承台底板未发生局部的冲切破坏;U形抗冲切钢筋可以有效地改善承台受力,可使承台底板厚度从规范计算需要的最小厚度0.963 m降至0.5 m,承台底板厚度降幅达48%,承台混凝土总用量降低约25%。

新型组合桥墩承插式连接侧剪强度试验研究

研究目的:为适应桥梁下部结构绿色建造、快速建造需求,对7个新型承插式波纹钢-橡胶混凝土组合墩-基础连接试件进行竖向加载试验和有限元数值模拟,以探究连接方式、嵌入深度、栓钉和端承混凝土对装配连接节点侧剪强度的影响,在此基础上对连接节点的破坏机理和侧剪承载力展开研究。研究结论:(1)相同嵌入深度下,试件采用承插式连接较整体现浇侧剪承载力提高了36%,增加嵌入深度和增设端承混凝土有助于进一步增大侧剪承载力,增设栓钉能够增强环向抗剪区强度;(2)竖向荷载作用下装配区混凝土与波纹钢管形成“强机械咬合”使节点处于类三向受压状态,从而侧剪强度得到较大提升;(3)引入波纹增强系数K以考虑“强机械咬合”作用对节点侧剪强度的贡献,K值大小为0.12~0.18,波形是影响K值大小的关键指标,结合节点受力状态提出的侧剪承载力公式计算结果与试验值、模拟分析值吻合良好;(4)基于塑性应力分布法考虑水平荷载作用给出的端承混凝土最小厚度计算公式可为波纹钢组合墩承插式节点设计与应用提供技术支撑。

预制桥墩不同承插式连接构造试验研究

顺应桥梁施工技术的发展趋势,同时为了能够给工程应用提供合理建议,本文以实际工程为依托,设计了两个缩尺模型,研究承插接触面粗糙处理和承插接触面光滑处理对桥墩抗震性能的影响。分别对试件的加载过程、滞回特性、骨架曲线、耗能水平、残余位移和裂缝发展等方面进行描述和比较讨论。试验研究结果表明,当加载等级较低时,两个桥墩的性能区别不大;当加载等级较高时,不同接触面的影响有所显现,且粗糙接触面的桥墩的性能更优。

承插式连接离心预制管墩抗震性能试验研究

随着桥梁快速建造技术的发展,预制拼装下部结构的连接构造及其抗震性能等问题亟待解决。本研究以实际工程为背景,通过拟静力试验研究承插式离心预制管墩的抗震性能,本文设计了2个相似比为1∶2的试验试件,分别对整体现浇管墩和承插式离心预制管墩进行循环反复加载试验。对试件的损伤状态、位移延性和滞回曲线等性能指标进行描述,并对两种桥墩进行比较和讨论。结果表明,承插式管墩的损伤集中在桥墩与承台交界处,承插式管墩与整体现浇管墩的抗震性能相近。

预制桥墩承插式连接轴压性能分析

为研究预制桥墩承插式连接在轴压作用下的力学性能,通过非线性三维数值模拟,确定了测试承插式连接轴压性能的合理模型设计方案,研究了墩柱承插深度、墩柱界面构造以及灌浆料强度对轴压性能的影响规律。研究结果表明:基于表面接触算法的ABAQUS有限元数值模型能较好地模拟承插式连接在轴压荷载下的力学行为;采用圆形底座与外包约束钢管的试件设计方案可避免因应力集中产生的底座开裂现象,有利于充分测试承插式连接的轴压性能;增加墩柱承插深度将提升承插式连接的轴压承载力,且承载力提升与承插深度增加呈线性关系,但承插深度对连接侧剪力强度的影响较小;采用波纹、键齿、糙化三类墩柱界面构造的承插式连接轴压性能相似;灌浆料抗压强度由40 MPa提升至80 MPa,承插式连接轴压承载力仅提升11.4%。

混凝土管片新型承插式连接件验收与安装质量控制

传统的轨道交通盾构隧道管片通常采用螺栓连接,虽然管片生产和施工简单方便,但接头连接精度较低,管片整体结构刚度及拼装真圆度较弱,后期维护工作量及成本较大。为提升盾构隧道管片连接件的精度,保证实体管片及成型隧道的质量,上海轨道交通13号线西延伸工程某区间隧道首次采用了国产新型承插式连接件接头的混凝土管片。介绍了新型承插式管片制作难点,阐述了轨道交通盾构隧道管片新型承插式连接件验收与安装固定的管控要点及措施,为后续类似轨道交通盾构隧道管片制作的质量管控提供借鉴。

预制混凝土柱-基础承插式连接构件抗震性能研究

为增强预制混凝土柱与基础间承插结合面的黏结性能,提出一种在连接区域设置预埋筋的预制混凝土柱-基础承插式连接构件。设计并制作6个承插式连接构件和1个现浇构件进行拟静力试验,通过对其滞回曲线、骨架曲线和钢筋应变等进行分析,研究轴压比、预埋筋布置形式等参数对承插式连接构件抗震性能的影响,并利用ABAQUS软件进行有限元分析,探究所设预埋筋的工作机制及有效埋深范围。结果表明:承插式连接构件的抗震性能与现浇构件基本相当,所有构件的破坏模式均为柱底压弯破坏,且极限位移角均满足现行规范位移角限值1/60的要求;在轴压比0~0.264范围内,随轴压比增大,承插式连接构件的承载力提高,但延性有所降低;适当增大轴压比可以提高承插式连接构件后期的耗能能力;预埋筋的设置可使承插式连接构件的埋深适当降低,采用两排倒三角布置形式的承插式连接构件具有更好的延性,加载后期承载力退化水平更低。

承插式连接钢筋混凝土桥墩力学性能研究

承插式连接桥墩是通过在承台或者盖梁预留孔槽,拼装时将预制墩柱插入预留孔中,并向四周灌入高强混凝土材料的一种新型装配式桥墩。本研究依托京沪高速公路江苏段改扩建项目,设计承插式连接和现浇连接桥墩的两种缩尺模型,进行拟静力试验对比研究;同时,基于ABAQUS有限元软件,对不同设计参数的承插式连接桥墩模型进行单调加载,分别对模型的荷载~位移曲线、刚度退化曲线和延性系数等相关力学参数进行相关讨论。研究结果表明,轴压比和承插深度对承插式连接桥墩的性能的影响较大;在承插深度合适的情况下,当灌浆料强度不小于主体混凝土结构强度时,灌浆料强度影响可忽略不计。

承插式桥墩连接构造及其力学行为的研究进展

承插式连接是一种桥梁下部结构的节段预制拼装连接方式,具有精度要求低、施工工序简单、现场作业量少、施工工期短、施工质量可控且造价低等优点。为促进承插式连接技术在预制拼装桥墩建设中的应用和发展,首先介绍承插式连接在桥梁工程领域的研究现状,如承插式连接的种类以及应用情况,再分析承插式连接构造的关键设计参数,如承插深度、钢筋配置、键齿构造、嵌缝材料、嵌缝宽度和目标连接构件尺寸等,对承插结构力学行为的影响,同时讨论改善承插结构抗震性能的方法,指出现有桥梁工程中应用承插式连接技术亟待解决的问题,尤其是与抗震性能相关的设计参数的研究不足,限制了其在中高烈度区的推广使用,最后提出进一步的研究方向。

桩柱式桥墩-桩基连接的抗震性能分析

为了深入揭示桩柱式桥墩-桩基连接区域的传力机理和破坏模式,对现有的试验结果进行了精细化的有限元模拟,分析连接区域的传力机理和破坏过程,并利用校验后的有限元模型进行参数分析,探讨剪跨比、承插深度、桩墩直径比、桩基配箍率对连接区域抗震性能的影响。结果表明:提出的有限元模拟方法能够较为准确地模拟桩柱式墩-桩基连接区域的力学行为;连接区域的破坏模式表现为桥墩承插段对桩基杯口顶部的水平推力导致的桩基箍筋屈服;增大剪跨比、桩墩直径比、承插深度、桩基配箍率均能提高连接区域的承载力。

装配式桥墩-承台新型承插连接抗震性能试验研究

预制装配式桥墩与承台间采用承插式连接时,为了保证预制墩柱的抗震能力,一般承插深度要求1.0~1.5D(D为预制墩柱截面边长),故需要厚度较大的承台,这就提高了承台建设成本,同时造成施工不便。提出了一种新型承插方式—齿键式承插连接,该连接方式是在预制墩柱与承台拼接面增加齿形剪力键,提高预制桥墩与承台间抗剪承载力,以此来降低承台的承插深度。为研究该新型连接方式的抗震性能,设计制作了1个传统承插式连接节点模型、3个新型承插式连接节点模型和1个现浇节点模型,并开展了对比试验研究。结果表明:采用齿键式承插连接的预制墩柱具有良好的抗震性能,其结构损伤演化过程和最终破坏形态均与现浇墩柱类似;相同承插深度下,齿键式承插连接预制墩柱较传统承插连接预制墩柱具有更好的抗震性能;采用齿键式承插的预制墩柱,承插深度为0.8D与1.0D抗震性能相似,承插深度的增加并未明显改善预制墩柱的抗震性能,因此,采用齿键式承插墩柱,承插深度0.8D较为合理;增大齿键式承插预制墩柱截面尺寸,可提高预制墩柱耗能能力与延性性能,改善抗震性能。

承插式预制拼装连接构造的抗震性能研究进展

首先介绍了承插式连接(Socket Connection)的特点。继而从试验研究和理论分析等方面阐述了该连接构造的抗震性能研究进展,以期能为国内的研究同行提供参考。

新型承插式预制桥墩接口连接力学性能研究

依托工程实例,介绍了承插式预制桥墩接口处镀锌金属波纹管的应用及施工工艺。采用ABAQUS有限元软件,在水平推覆力作用下,开展预制桥墩及灌浆料的塑性损伤规律、预制桥墩位移和应力分布状态研究。结果表明:预埋镀锌金属波纹管的承台与桥墩承插式连接方式具有稳定性高、施工速度快等特点;相较普通承插式构件,预埋镀锌金属波纹管承插式构件整体性更好;承插式构件与整体现浇构件具有一致协同受力特点,建议承插式构件选用高强度灌浆料。

承插式带肋混凝土U形渠道结构设计研究

承插式预制带肋混凝土U形渠道通过对U形槽壁面形式的设计,改进了U形槽之间连接的构造原理,将通常的预制U形槽平缝连接改为承插式连接,增强了预制混凝土U形渠道的抗渗效果,提高了渠道的整体性和稳定性,增大了渠道壁面的抗弯承载能力,有利于节约工程造价和材料用量,作为一种新型的预制U形渠槽结构形式可应用于大、中型预制混凝土渠道工程。

灌浆料对预制拼装承插式桥墩力学性能的影响

承插式连接中桥墩采用预制墩,待桥墩插入承台预留孔洞后,在桥墩插入端外围灌入高强速凝灌浆料以密实预留孔洞,连接的结构可靠性主要取决于后期灌注的灌浆料和承插深度。文中对承插试件和现浇试件进行拟静力试验和ANSYS数值模拟,研究灌浆料的粘结性能、弹性模量和填充厚度对承插试件整体力学性能的影响。结果表明:在承插深度足够的情况下,灌浆料粘结良好时,承插试件具有和现浇试件基本一致的水平抗推刚度、极限承载力;灌浆料粘结失效后,桥墩和承台之间产生新的传力路径,仍然具有良好的水平抗推刚度和水平承载力,但承台底板的配筋需做强化以提高承台的受力性能;灌浆料的弹性模量和厚度基本不影响试件的极限承载力;试件的水平抗推刚度不受灌浆料的厚度影响,但随着灌浆料弹性模量的增加而增加。

预制墩柱承插式杯口连接在城市桥梁中的应用

随着城镇人口的增多与城市现代化的发展,城市桥梁大量兴建。城市桥梁作为城市的一部分,对桥梁建设过程提出了更高的要求。为降低施工过程对周边环境的影响,城市桥梁现多采用预制装配式结构。本文以北京市已建成的某自行车专用路高架桥为例,该工程桥梁下部结构为装配式钢结构墩柱,与承台之间采用了承插式杯口连接方式。本文对承插式杯口连接部位建模计算,分析墩柱及墩底杯口构造在外力作用下的受力情况,并依据计算结果对杯口承台及各连接面构造总结设计要点,相关经验总结可为以后的工程提供参考。

新型承插式矩形墩柱的抗震性能研究

针对城市高架桥矩形装配式墩柱,提出了墩柱与承台仅在承插孔附近进行局部加高的新型承插式连接构造。为研究该新型承插式墩柱的抗震性能以及新型构造的可行性,采用高强韧性混凝土作为接缝填充材料,制作2个采用新型连接构造(承插深度分别为1.0 D和0.8 D,D为截面受力方向的边长)的承插式试件和1个整体现浇试件,开展拟静力试验,分析对比各试件的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、残余位移和墩柱钢筋应变等关键指标。结果表明:对于新型承插式墩柱,0.8 D承插深度与1.0 D承插深度提供的约束作用相近;采用该新型承插式连接构造的矩形墩柱,能够在不显著增加承台混凝土用量的条件下增大承插深度,并且提供有效的嵌固作用;新型承插式连接墩柱的破坏区域均集中在墩柱底部区域,嵌缝和承台未发生破坏,与常规整体现浇墩柱的抗震性能等同;新型承插式连接方式还能够减小承台底部钢筋的受力,减小承台开裂的可能。