灌浆波纹管连接件连接性能试验研究

考虑锚固长度和灌浆水料比参数的影响,设置12组波纹管试件和4组现浇试件,通过单向拉伸试验,对比分析两种连接件的破坏形态及承载力等力学性能,研究灌浆波纹管连接件的连接性能。结果表明,灌浆波纹管连接件的破坏形态有混凝土劈裂、钢筋拔出和钢筋拉断3种,现浇连接件的破坏形态与灌浆波纹管连接件相似,但现浇连接件的混凝土裂缝破坏程度更严重;受重力作用的影响,灌浆波纹管连接件和现浇连接件上部、下部混凝土应变相差较大,下部应变明显大于上部应变;灌浆波纹管连接方式可靠。

配置单层横向钢筋的灌浆波纹管连接空心RC桥墩抗震性能分析

对配置单层横向钢筋的灌浆波纹管连接的空心桥墩开展试验并研究其抗震性能,选取轴压比和截面形式作为变量,并采用拟静力试验方法,对3个配置灌浆波纹管的RC桥墩的抗震性能进行试验分析,结果显示:灌浆波纹管连接方式可靠,空心桥墩与实心桥墩的承载能力相当,但延性相对较低,主要是由于单层横向钢筋对空心桥墩核心混凝土约束能力有限;轴压比越高,管墩内壁混凝土开裂速度越快,桥墩的损伤速度越快,但轴压比较低时,空心桥墩与实心桥墩具有相似的抗震性能。

上锚式灌浆波纹管连接预制墩柱拟静力试验研究

新型上锚式灌浆金属波纹管连接是将灌浆波纹管预埋于局部增大截面的墩柱中并连接桥梁承台的构造,既具有上锚式的施工便捷性,同时也有良好的经济性。为研究上锚式灌浆金属波纹管连接预制墩柱的抗震性能,进行2根不同墩高的上锚式灌浆金属波纹管连接预制墩柱和1根混凝土现浇试件的拟静力试验,3根试件的缩尺比均为1∶2.5。试验中,各试件受恒定轴向压力,水平荷载以位移控制进行分级往复加载直至破坏。观察试件开裂损伤状态,分析试件的滞回特性、骨架曲线、延性、耗能能力、残余变形等抗震性能。研究结果表明:上锚式试件与现浇试件均形成了有效的塑性铰,但塑性铰形成位置和极限破坏特征有较大差异。上锚式试件在截面扩大段上方形成塑性铰,而现浇试件在墩底形成塑性铰,最终破坏时上锚式试件主筋均未发生拉断,而现浇试件的主筋出现了拉断;上锚式试件的屈服荷载、极限荷载均与现浇试件接近,分别为现浇试件的123.8%和113.7%,而其延性弱于现浇试件的延性,位移延性和曲率延性分别为现浇试件的75.9%和92.3%;墩高对上锚式灌浆波纹管连接试件的破坏模式和破坏特征有很大影响,矮墩未形成有效的塑性铰,表现出更多的剪切破坏特征,且延性差,曲率延性只有高墩试件的38%,耗能能力弱,累积滞回耗能仅为高墩试件的62.2%。研究表明,上锚式灌浆金属波纹管连接预制墩柱的抗震性能与现浇试件相近,具有较高的工程价值和实用意义。

基于并筋-灌浆波纹管连接的预制桥墩-盖梁节点抗震性能研究

为有效解决地铁高架车站中高配筋率桥墩与盖梁的装配连接问题,设计一种基于并筋-灌浆波纹管连接的桥墩-盖梁节点装配方案。按照1∶3的缩尺比,设计制作一个现浇试件和一个预制试件,来验证装配方案的可行性。通过拟静力加载试验,研究现浇试件和预制试件的承载能力、破坏模式和滞回特性。试验结果表明,预制试件的水平承载力与现浇试件的水平承载力基本一致;基于并筋-灌浆波纹管连接的桥墩-盖梁节点装配方案是可靠的;预制试件和现浇试件破坏形态均以弯曲破坏为主,预制试件破坏程度弱于现浇试件;预制试件的耗能能力和延性性能稍差,初始刚度较小。采用ABAQUS调用清华大学开发的PQ-Fiber子程序建立试件的有限元模型,模拟分析试件在往复荷载作用下的抗震性能,数值模拟结果与试验结果吻合较好。

耗能钢筋配筋率对灌浆波纹管连接矮墩抗震性能影响研究

为改善灌浆波纹管连接矮墩的抗震性能,基于荣乌新线高速公路张六庄特大桥工程,利用ABAQUS有限元分析软件对4种不同耗能钢筋配筋率的灌浆波纹管连接矮墩进行了研究,以4种桥墩模型的破坏形态、延性性能、滞回特性以及耗能能力为指标,对比分析了不同耗能钢筋配筋率下灌浆波纹管连接矮墩的抗震性能。通过研究发现,当增大耗能钢筋配筋率时,桥墩的滞回曲线变得越来越饱满,延性性能与耗能能力也得到了显著提升;当耗能钢筋配筋率达到0.35%时,桥墩耗能能力与延性性能提升的趋势有所减缓,因此增设耗能钢筋可以有效改善灌浆波纹管连接矮墩的抗震性能。

大型料场装配式轨道平台间隔布置灌浆波纹管连接抗拔力研究

灌浆波纹管锚固连接直接由金属波纹管形成孔洞,已成熟应用在桥梁工程上,但是在工业建筑上尚未获得使用。某钢铁企业新建大型料场轨道平台工程拟采用装配式结构,其连接方式拟采用灌浆波纹管连接。在纵向钢筋间距较小时,为采用合适内径的波纹管,则波纹管之间的净距难以满足要求,此时可采用间隔布置波纹管的方式满足净距要求。采用Abaqus有限元软件对装配式大型料场轨道平台采用的灌浆波纹管锚固连接的抗拔承载力进行了模拟计算研究。通过有限元模拟分析发现,采用此种布置形式时,锚固长度和孔径比满足要求时,不会产生钢筋拔出破坏,锚固连接强度由柱体混凝土和钢筋强度决定,从而保证该连接方式的抗拔承载能力。

预应力灌浆波纹管预制拼装桥墩抗震性能分析

为研究预应力灌浆波纹管节段拼装桥墩的抗震性能,在灌浆波纹管节段拼装桥墩拟静力试验的基础上,采用纤维梁柱单元建立预应力灌浆波纹管节段拼装桥墩的计算模型,对预应力筋布置位置、预应力筋配筋率和预应力筋初始应力等的影响进行了参数分析,以得到抗震性能更优的预应力灌浆波纹管预制拼装桥墩,并根据对残余变形的计算方法进行了分析。研究发现,预应力筋初始拉应力使得墩柱截面轴压比为10%~15%,预应力筋配筋率为0.30%~0.60%左右时,峰值抗力和极限承载能力有较大提高,残余位移相对较小,累计能量耗散较大。预应力灌浆波纹管预制拼装桥墩能提供更好的自复位能力,震后残余位移较小,各项性能参数总体上要好于非预应力灌浆波纹管预制拼装桥墩。根据日本规范提出预应力灌浆波纹管预制拼装桥墩残余位移的计算公式可以为工程实践提供参考。

轴压比对灌浆波纹管连接预制拼装桥墩抗震性能的影响

根据实际工程制作4个缩尺比为1∶5的桥墩构件,包括1个整体现浇桥墩和3个灌浆波纹管连接预制拼装桥墩.通过拟静力试验和OpenSEES软件,研究双向加载下轴压比对灌浆波纹管连接预制拼装桥墩抗震性能的影响.结果表明,灌浆波纹管连接预制拼装桥墩破坏模式与整体现浇墩较为接近,桥墩破坏集中于接缝附近.随着轴压比的增加,灌浆波纹管连接预制拼装桥墩极限变形能力降低,承载能力和耗能能力有所提升,而轴压比对残余位移几乎没有影响.

灌浆波纹管装配式桥墩双向地震损伤评价方法

灌浆波纹管连接是装配式墩常用接头连接方式之一,但没有系统研究其受到双向往复荷载作用的整体抗震性能,地震损伤评价方法不够完善。通过双向拟静力试验,研究在双向往复荷载作用状态下灌浆波纹管连接装配式墩的滞回特性变化和破坏模式,讨论了损伤指标构建方法,依据易损性曲线损伤评估了灌浆波纹管装配式墩的抗震性能。结果发现:装配式墩的变形能力和承载能力因双向荷载的耦合效应而急剧下降,装配式墩双向受力损伤状态可以采用Park‐Ang值综合反映。在所给加速度情况下,可通过易损性分析得到各装配式墩构件不同损伤状态的超越概率,在峰值加速度一样时,纵桥向损伤状态发生的最大超越概率要比横桥向高。研究结果可以为灌浆波纹管装配式墩双向地震损伤评价提供方法。

预制NC墩柱灌浆波纹管+UHPC榫组合连接的弯压性能有限元分析

在预制桥墩连接节点处采用UHPC可以延缓试件的开裂,提高塑性铰的转动能力。提出了一种用于预制混凝土柱的灌浆波纹管+现浇UHPC榫组合连接方式,能解决目前依靠传统的单一灌浆波纹管连接构件所存在的一些问题,并通过有限元分析软件ABAQUS分析不同接缝组合的受力特点,与试验结果进行比较和验证。结果表明:传统的灌浆波纹管连接柱接缝处容易出现开口,钢筋应力集中在接缝附近处,承载能力和延性均很差。灌浆波纹管+UHPC榫连接柱,得益于UHPC超高力学性能,改善了钢筋在接缝处的应力集中,提高了试件的承载能力和延性,且通过在灌浆波纹管+UHPC榫连接柱内部植筋,改善了界面粘接性能,加强了整体抗弯强度,得到承载能力要大于完整现浇柱,但延性会略微降低。

采用灌浆波纹管连接的预制拼装双柱式桥墩抗震性能研究

通过对预应力灌浆金属波纹管连接装配式双柱墩试件进行参数分析,得出其抗震性能结果,基于此结果进行数值分析模型可靠性的校核,并进行关键参数的敏感性分析,得出关键参数对节段拼装双柱墩抗震性能的影响规律。由相关参数分析可知:(1)轴压比增大,滞回曲线饱满程度有所增加,峰值荷载略微提高,残余位移增大,屈服前期刚度有所提高,后期刚度退化较快。(2)纵筋配筋率对模型滞回曲线的影响较大,纵筋配筋率增大,滞回曲线饱满程度增加明显;峰值荷载提高;中后期的等效刚度提高。(3)初始预应力对模型滞回曲线的影响较小,初始预应力增大,滞回曲线饱满程度变化不大,峰值荷载略微提高,残余位移略微降低,前中期等效刚度提高。(4)随着预应力筋配筋率的增大,滞回曲线饱满程度变化不大,峰值荷载提高,残余位移降低,等效刚度提高;随着立柱高度的减小,滞回曲线饱满程度有较大幅度的增大,峰值荷载明显增大,残余位移增大,等效刚度增大。

金属波纹管灌浆连接构件力学性能数值分析

为研究金属波纹管灌浆连接构件的力学性能,本文采用ABAQUS有限元软件对波纹管灌浆连接构件进行了数值模拟,并与试验结果对比验证,在验证模型有效性的基础上探究了灌浆料强度、波纹管直径、锚固长度、钢筋直径对钢筋-灌浆料界面黏结强度的影响。结果表明:当钢筋锚固长度在7d以下时,发生钢筋拔出破坏;随着锚固长度增加,黏结应力由加载端向自由端逐渐减小,出现不均匀分布;钢筋-灌浆料界面黏结强度与钢筋直径、钢筋锚固长度呈负相关,与灌浆料强度呈正相关;当孔径比在3~4时,黏结强度取得较大值。

新型波纹管连接方钢管混凝土拼接柱抗震性能试验研究

为研究一种新型波纹管连接方钢管混凝土拼接柱的抗震性能,以不同节点配筋率、不同节点锚固长度和轴压比为主要研究变量,对1个整浇柱和4个装配柱进行低周往复加载试验。研究分析了整浇柱与装配柱在破坏模式、滞回性能、位移延性等方面的抗震性能差异。结果表明:装配柱与整浇柱破坏模式类似,采用不同节点构造的装配柱与整浇柱在滞回曲线、骨架特性和刚度退化等方面差异不大,装配柱的耗能性能优于整浇柱。各装配柱极限位移角为1/16.7~1/25,满足规范设计要求。在较大轴压比下,装配柱的承载力提升,延性降低。在较大位移角下,装配柱节点抗震性能受焊缝质量的影响较大,建议实际工程中加强焊接质量管理,以保证构件具有足够的变形能力。

灌浆波纹管连接预制高强RC离心管墩抗震性能

预制高强钢筋混凝土(RC)离心管墩可工业化流水线生产,效率高,质量可靠,是预制装配桥梁下部结构常用的设计建造方式之一,但是灌浆波纹管连接预制高强RC离心管墩的连接可靠性和抗震安全性尚需开展量化研究。为此开展3个1∶2大比例尺灌浆波纹管连接预制高强RC离心管墩拟静力试验,探究了水平往复荷载下管墩节点损伤全过程,并结合现有研究,从位移延性、刚度退化、耗能特性等参数评估其抗震性能。在此基础上,提出配置单层箍筋的空心管墩约束混凝土模型,并通过试验和数值结果验证该改进模型的精确性。同时,分析了轴压比、壁厚比等重要参数对空心管墩延性的影响规律,提出了考虑约束效应的空心管墩极限抗弯强度计算方法。结果表明:采用灌浆波纹管连接的预制高强RC离心管墩-承台连接可靠性良好;当轴压比不大于0.1时,高强离心管墩和实心桥墩抗震性能基本相同,当轴压比大于0.2时,管墩延性等抗震指标显著降低。同时,考虑到单层箍筋对核心混凝土的约束效应,建议预制高强RC离心管墩的壁厚比应不小于0.2。

灌浆波纹管装配式PC双柱墩双向拟静力试验

为了解双向荷载作用下灌浆波纹管装配式双柱墩的抗震性能,设计和制作了现浇混凝土墩、灌浆波纹管连接和预应力灌浆波纹管混合连接装配式双柱墩构件。开展了装配式双柱墩的双向拟静力试验,研究了破坏模式、滞回特性、骨架曲线、刚度退化、残余位移和接缝张开规律等,并与现浇混凝土双柱墩墩进行比较,重点分析了灌浆波纹管连接装配式预应力混凝土(PC)双柱墩的位移延性和变形性能。结果表明,整体现浇墩和波纹管连接装配式双柱墩的破坏形态均是以弯曲破坏为主的延性破坏,预应力增大了轴压,使得双柱墩的柱脚混凝土压碎高度增大到15 cm,而灌浆波纹管连接装配式混凝土墩的柱脚破坏高度为10 cm。双向荷载作用下,现浇墩的耗能能力、极限承载力、刚度等均大于灌浆波纹管装配式墩。增加预应力筋后,装配式双柱墩强轴方向的滞回耗能、承载力、刚度和变形能力等可以接近现浇墩,其中承载力达到现浇墩的97.9%。位移延性系数为4.79,大于现浇墩的位移延性系数3.23,残余变形则降低到现浇墩的70%。同时,预应力灌浆波纹管装配式墩2个方向的位移延性和变形能力更为接近,均可以形成完全塑性铰机制,从而避免了一个方向的过早破坏,整体抗震性能明显提升。研究结果可以为灌浆波纹管装配式PC双柱墩的设计和应用提供试验基础。

灌浆波纹管装配式桥墩双向拟静力试验

为了解决桥墩与承台的装配式连接问题,提出金属波纹管和超高性能灌浆料的预制拼装桥墩方案。首先考虑施工方式和加载方向参数的影响,以某地铁高架桥为工程原型设计4个试件,然后采用水平单向和双向拟静力试验方法,对比分析金属波纹管节段拼装桥墩和整体现浇桥墩抗震性能的差异,最后探讨双向压弯作用下的极限承载能力验算方法。试验结果表明:灌浆波纹管试件塑性铰区纵筋出现拉断而不是纵筋拔出,说明灌浆波纹管的钢筋连接方式可靠;灌浆波纹管连接节段拼装桥墩损伤过程、破坏模式与整体现浇桥墩总体上接近,主要抗震性能指标的差异较小,认为抗震性能与整体现浇试件的抗震性能接近,表明灌浆波纹管连接是一种可行的装配式桥墩与承台的连接方式;相对于单向加载试件,双向加载的钢筋混凝土试件RC,最大水平力下降11%,极限位移下降18%,双向加载的预制拼装试件最大水平力降低11%,极限水平位移降低15%,残余位移增大了20%,试件损伤程度更为严重,说明在水平双向荷载受力下,整体现浇试件和节段拼装试件有着明显的双向荷载耦合效应;双向压弯作用下截面的弯矩计算方法能够较准确地校核节段拼装墩的极限承载能力。研究成果可为节段拼装桥墩的抗震设计和抗震分析提供参考。

基于灌浆波纹管锚固连接的预制拼装RC墩柱抗震试验

预制拼装钢筋混凝土(RC)墩柱与承台连接节点的关键构造及其抗震性能是强震区应用预制装配技术需要解决的关键问题。目前灌浆波纹管连接预制拼装RC桥墩主要应用于非强震区,其抗震性能和地震失效模式研究远落后于工程实践,针对此类问题,采用灌浆金属波纹管锚固钢筋技术连接预制拼装RC墩柱与承台,开展预制拼装RC墩柱拟静力往复加载试验研究。通过对比分析预制拼装RC墩柱与现浇RC墩柱的损伤演化过程、局部钢筋应变、失效模式和非线性力学行为评价基于灌浆金属波纹管锚固连接的预制拼装RC墩柱的抗震性能。结果表明:基于高强砂浆灌浆金属波纹管锚固连接的预制拼装RC墩柱的抗侧强度和现浇墩柱基本一致,但位移延性和耗能能力略低于现浇桥墩;预制拼装RC墩柱的损伤主要发生在墩底与承台接缝层的上下界面处以及墩柱底部塑性铰区域,承台内预埋波纹管锚固钢筋均未发生黏结滑移破坏;基于灌浆金属波纹管锚固钢筋连接技术可应用于强震区预制墩柱与承台的拼装连接。

灌浆波纹管连接的预制拼装桥墩抗震性能分析

相比传统现浇混凝土墩,预制拼装墩具有可易于施工的优势,但关于其抗震性能的研究目前相对较少,本研究对象为采用灌浆波纹管连接的预制拼装桥墩,为研究其抗震性能并与传统现浇墩做对比,进行了加载试验,并通过Abaqus有限元软件建立仿真模型,结果表明:在轴压荷载与低周往复荷载共同作用下,若灌浆料的强度较高,预制拼装桥墩与传统现浇墩二者的滞回曲线、骨架曲线、累积耗能、残余变形以及破坏模式均十分相近,两者抗震性能良好,差异很小;二者的破坏模式相同,均为大偏心破坏,但受到极端荷载的情况下整体现浇墩的变形能力稍强;试验结束后仅试件表面浮浆产生裂缝,而灌浆料深处仍黏结良好,并未发生预期破坏,灌浆料的强度高于实测值;实际工程中,在保证灌浆料黏结性能足够的前提下,采用高强灌浆料黏结的预制拼装桥墩可在一定程度上替代传统现浇墩。

灌浆金属波纹管连接预制拼装立柱抗震性能试验研究

随着桥梁预制拼装施工技术的推广,预制拼装桥梁立柱的连接构造和抗震性能等相关问题的研究受到广泛关注。以实际工程为背景,针对采用灌浆金属波纹管新型联接构造的预制拼装立柱进行抗震性能拟静力试验研究,制作2个缩尺比为1:3的试验试件模型,进行了整体现浇桥墩和灌浆金属波纹管连接预制拼装桥墩拟静力循环加载试验。对试验试件的损伤状态、位移延性、残余变形和等效黏滞阻尼比等性能指标进行描述,并与整体现浇混凝土桥墩进行比较和讨论。试验研究结果表明,采用灌浆金属波纹管联接的预制拼装立柱损伤主要集中在柱底接缝处及塑性铰区域处,该类预制立柱具有与传统现浇钢筋混凝土桥墩相近的抗震性能。

钢筋插入式灌浆波纹管连接锚固性能试验研究

为了研究钢筋插入式灌浆波纹管连接锚固性能,对24个试件进行拉拔试验,分析钢筋锚固长度、波纹管外径与钢筋直径的相对比值对锚固性能的影响。研究结果表明,试件破坏形式主要表现为钢筋拉断和金属波纹管拔出;当锚固长度不小于10倍钢筋直径时,试件均为钢筋拉断;当锚固长度为7倍钢筋直径且直径的相对比值较大时,钢筋的锚固性能表现更佳。在实际工程中,当波纹管外径与钢筋直径的相对比值与本试验接近时,锚固长度可取10倍钢筋直径。