爆炸荷载下预制节段拼装双层钢管混凝土墩柱的动力响应数值模拟

为提升装配式公路桥梁的抗爆防护能力,提出了一种新型预制节段拼装双层钢管混凝土(PS-CFDST)组合墩柱.基于非线性显式动力分析程序LS-DYNA建立了新型PS-CFDST墩柱在爆炸荷载作用下动力响应分析的精细有限元模型,并通过已有试验结果验证了模型的准确性.对爆炸荷载作用下PS-CFDST墩柱的动力响应进行数值模拟分析,研究了PS-CFDST墩柱在爆炸荷载作用下的破坏过程、损伤机理和耗能机制.运用参数化分析方法,研究了爆炸距离、节段数量和预应力水平等关键参数对PS-CFDST墩柱动力响应的影响,并在此基础上提出了PS-CFDST墩柱的抗爆设计建议.结果表明:PS-CFDST墩柱除通过材料塑性损伤耗能之外,节段接缝界面滑移耗能机制对耗能贡献可达40%以上;增大墩柱可接近距离是提升墩柱抗爆安全性的有效手段,增大预应力有利于减小柱中最大水平位移和墩底剪切滑移,从而提升PS-CFDST墩柱的抗爆性能.

采用混合接头的装配式RC圆柱墩轴压极限承载力试验研究

为研究采用灌浆套筒和钢管剪力键混合接头的装配式钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)圆柱墩的轴压性能,设计了4根RC圆柱墩(分别为整体现浇墩柱、灌浆套筒连接墩柱、钢管剪力键连接墩柱、混合连接墩柱),开展圆柱墩的轴压极限承载力试验,对比4根墩柱在破坏模式方面的差异,分析试件的承载能力、变形和应变等变化规律,并结合有限元计算分析装配式桥墩的损伤机理,最后对轴压承载力进行计算。结果表明:在轴压作用下,混合连接装配式桥墩与整体现浇桥墩的破坏形态和受力过程相似,表现为柱中上部混凝土压碎破坏;试验测得的混合连接装配式墩的极限承载力最大,灌浆套筒连接装配式墩、钢管剪力键连接装配式墩的极限承载力分别是混合连接装配式墩的91.5%、79.2%;混合连接装配式墩的受压性能优于其他试验构件,钢管和套筒可以很好地参与受力;混合连接装配式墩在轴压荷载下钢筋先屈服、钢管后屈服,其灌浆套筒最大应变比灌浆套筒连接装配式墩的灌浆套筒应变小且未屈服;按现有规范进行计算,混合连接装配式墩实测承载力和规范计算值误差为22.7%,考虑钢管作用,初步提出修正公式进行计算,实测值和计算值误差为2.7%,计算结果与试验结果较为吻合,可为工程实践提供参考。