螺栓连接板式拼装混凝土综合管廊受力性能分析

螺栓连接板式拼装混凝土综合管廊由底板、侧壁和顶板组成,其中侧壁通过底板预留螺栓钢筋连接。为研究该预制拼装方案综合管廊的受力性能,对其下部边节点及现浇对比试件开展了足尺低周反复荷载试验研究。在试验基础上,基于ABAQUS有限元分析软件建立板式拼装混凝土综合管廊下部边节点有限元分析模型,进一步开展腋角高度、轴压比对该拼装方案的力学性能影响分析。试验结果表明,在低周反复荷载作用下,预制和现浇试件均为侧壁受弯破坏,具体表现为侧壁端部受弯破坏;预制试件承载力比现浇试件低7%。有限元分析结果表明,腋角明显提升节点承载力,相较于无腋试件,当腋角高度为150mm时,模型正反向承载力分别提升4.5%和13.6%;当腋角高度为250mm时,试件正反向承载力分别提升12%和27%;轴压比对节点承载力影响较小,随着轴压比增大,模型由侧壁端部受弯破坏转变为底座端部受弯破坏。

预制再生混凝土箱涵力学性能模拟研究

在合理选择单元类型和材料本构模型基础上,通过建立综合管廊用预制再生混凝土箱涵有限元模型,研究了其力学性能,并分析了再生粗骨料取代率对模型荷载-位移曲线的影响。结果表明:预制再生混凝土箱涵的破坏方式与普通混凝土箱涵基本相似;再生粗骨料取代率对管节的荷载-位移曲线的影响明显;随着再生粗骨料取代率的提高,箱涵的极限承载力随之降低,且承载能力快速下降。

软弱土层下预制拼装综合管廊受力性能分析

基于ANSYS软件,建立了考虑土-结构共同工作的预制拼装混凝土综合管廊有限元分析模型,并在此基础上开展了预制拼装综合管廊在软弱土层下的受力性能参数分析,主要分析参数为软弱土层弹性模量。结果表明:软弱土层弹性模量减小会加剧管廊的不均匀沉降,沉降变形量与软弱土层弹性模量的关系函数可近似简化为对数函数;软弱土层对管廊结构的纵横向内力影响较大,当软弱土层的弹性模量降为周围非软弱土层弹性模量的17%时,可使侧壁底部截面横向弯矩减小31.9%或增大19.7%,使纵向弯矩达到该截面开裂弯矩的25%。

预制装配整体式混凝土综合管廊结构受力性能分析

为明确预制装配整体式混凝土管廊结构的受力性能,检验管廊结构的设计状态,完成了双仓室管廊节段足尺模型试验,建立管廊结构受力分析的非线性有限元模型,分析了桁架钢筋腹杆构造、腹杆钢筋配筋率、混凝土强度等级等参数对管廊结构受力性能的影响。结果表明:跨厚比为10的大仓室顶板发生了纵筋屈服后的剪切破坏,跨厚比为4.9的小仓室顶板发生了剪切破坏,管廊结构顶板破坏时,各墙板、节点及叠合面工作状态良好,结构设计具有足够的安全储备;桁架钢筋腹杆构造对板件抗弯性能影响甚微,桁架腹杆钢筋的抗剪作用可近似按竖向箍筋计算,就所分析的情形而言,桁架腹杆钢筋配筋率的上限值为1.53%。

预制混凝土板式拼装综合管廊下部边节点受力性能有限元分析

预制混凝土板式拼装综合管廊由预制底板、预制壁板和预制顶板组成,其中壁板与底板通过套筒灌浆连接,壁板与顶板通过现浇混凝土节点核心区连接。针对上述预制混凝土板式拼装综合管廊的下部边节点,基于ABAQUS软件建立了考虑拼缝等因素影响的有限元模型,并通过试验验证了该模型的合理性。在此基础上,开展了有限元参数分析,主要参数包括腋角高度、轴压比和底板边界条件等。结果表明:所有试件均为壁板或底板受弯破坏;腋角高度和轴压比越大,节点的承载力越高;底板弹性接触与底板铰接的受力性能相近(承载力相差在5.4%以内),底板锚固的正向承载力比底板铰接高16.4%。

预制混凝土板式拼装综合管廊嵌入式节点转动刚度非线性有限元分析

基于ABAQUS软件,并考虑材料非线性、预制拼缝界面以及钢筋锚固长度的影响,建立预制混凝土板式拼装综合管廊侧板-底板嵌入式节点在侧向加载下的有限元模型,并通过与试验结果的对比,验证了该模型的合理性。在此基础上,开展了有限元参数分析,主要分析参数包括腋角高度、嵌入深度、外壁厚度等,结果表明:与现浇节点相比,嵌入式节点的承载力相对比值在0.8~0.85,初始转动刚度相对比值在0.8~0.9,屈服时转动刚度相对比值在0.5~0.6,后期转动刚度相对比值在0.1~0.2;与现浇节点相比,侧板厚度的增加对嵌入式节点的初始转动刚度相对值、屈服时转动刚度相对值、后期转动刚度相对值均有提升,而腋角高度、嵌入深度主要影响屈服和后期转动刚度相对值。

U型出筋连接叠合板式拼装综合管廊边节点受力性能分析

基于ABAQUS软件,并考虑叠合界面的影响,分别建立有腋与无腋的U型出筋连接叠合板式拼装综合管廊边节点有限元分析模型。与试验结果的对比分析表明,有限元分析模型的计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上对管廊节点的腋角高度、轴压比、桁架筋伸入位置等参数进行有限元参数分析。结果表明,腋角高度对边节点承载力影响较大,腋角高度超过150mm后,对边节点承载力提高作用不明显。轴压比不超过0.1时,增大轴压力能够提高管廊边节点承载力,且对正向承载力提升更加明显。将桁架筋伸入节点核心区后,将显著提高边节点承载力。

车辆荷载作用下软土地基上预制综合管廊受力特征分析

结合工程实例,采用ANSYS软件建立管廊土体相互作用模型,分析车辆荷载作用下软土地基上预制综合管廊的受力变形特征。研究结果表明,软土地基上车辆荷载的作用可造成跨城市主干道预制综合管廊存在明显的不均匀沉降现象,如果车道数增加这种不均匀沉降现象进一步扩大。为了提高防水效果宜采用双胶圈企口接口。不均匀沉降对连接螺栓拉应力影响很大,不均匀沉降量不影响综合管廊的功能时,增加螺栓长度是降低螺栓拉应力的有效措施,比增加螺栓直径和根数经济。

软土地区长期不均匀沉降对预制综合管廊的影响研究

为了研究软土地区长期不均匀沉降对预制综合管廊的影响,依据南京和上海地铁的沉降监测数据,采用ANSYS软件建立预制综合管廊的有限元模型,研究不均匀沉降对综合管廊节间裂缝宽度的影响。研究结果表明,软土地区长期不均匀沉降对预制综合管廊节间裂缝影响不能忽略,有可能造成连接螺栓的破坏和防水节点失效,必须采取措施加以避免。

基于DKT板单元的预制拼装式综合管廊接头计算模型

基于离散基尔霍夫技术(DKT),构建了一种可用于分析预制拼装式综合管廊的新型板-接头计算模型。与传统的梁-弹簧模型相比,该接头模型在计算节点处具有一个平动自由度和两个转动自由度,无需采用过多假设和简化处理,在受力和变形方面更符合管廊结构的实际情况。

预应力预制拼装管廊接头抗弯性能分析

为了研究混凝土强度等级、预应力筋预应力值以及管廊侧壁厚度等因素对预制预应力综合管廊预应力筋接头抗弯性能的影响,进行了预制预应力综合管廊预应力筋连接接头试件单调静力加载试验,并采用有限元模型分析了混凝土强度、预应力筋预应力值、侧壁厚度对接头受力性能的影响。试验结果表明:接头的抗弯刚度和抗弯承载力随混凝土强度的增大而增大,接头变形量随之减小;增大预应力筋的预加应力可提高接头的消压弯矩,使接头的极限变形能力减小;接头的消压弯矩、抗弯刚度和抗弯承载力都随着侧壁厚度的增大而增加。最后,结合相关规范和工程实际,针对各参数取值给出了合理的建议。该研究结果可为预应力筋连接预制拼装管廊接头设计提供参考和借鉴。

预制槽型拼装综合管廊横向接头受弯性能分析

预制槽型拼装综合管廊在横向由.上下两个槽型预制构件通过预应力筋连接而成。为研究其横向接头的受弯性能,建立了考虑拼缝构造影响的横向接头受弯性能有限元分析模型,通过与试验结果的对比分析,验证了该分析模型的合理性。在此基础上,通过改变预应力大小,分析了拼缝界面压力大小对接头受弯性能的影响规律。结果表明:拼缝界面压力对接头受弯破坏形态影响不大,试件均发生接头受弯破坏,破坏时拼缝两侧的预制混凝土板发生较大的相对转动;拼缝界面压力对接头受弯承载力和转动刚度影响显著,两者均随界面压力的增大而增加;不同拼缝界面压力下接头的弯矩-转角曲线形态相似,均呈三折线,预应力筋屈服之后,拼缝面的转动刚度明显下降。最后建立了接头受弯承载力与拼缝界面压力以及转动刚度与拼缝界面压力的拟合曲线,可为预制槽型拼装综合管廊的结构分析提供依据。

预制槽型拼装混凝土综合管廊整体结构受力性能分析

基于ABAQUS软件,建立了考虑预制构造影响的双舱预制槽型拼装综合管廊整体结构受力性能有限元分析模型,并基于顶部水平荷载试验结果验证了该有限元分析模型的合理性。在此基础上,进一步开展了双舱预制槽型拼装混凝土综合管廊整体结构在环向荷载作用下的受力性能分析。结果表明:在环向荷载作用下,双舱预制槽型拼装混凝土综合管廊的最终破坏形态为侧壁和顶板的跨中部位发生受弯破坏,具体表现为跨中部位的混凝土压碎、钢筋受拉屈服;结构的极限承载力为438.5kN/m,达到荷载设计值的1.8倍,具有较高的安全余量。

基于ABAQUS有限元模型的预制分体式节段管廊吊点研究

随着多舱大断面预制管廊的生产、安装等关键技术的发展,上下分体式预制管廊构件使用工艺更加合理、简洁,但是上下分体预制管廊构件为异形构件,同时具有板和梁的力学特性,且结构形式具有未闭合框架的特征。因此,在吊装安装环节中,吊点的选择直接关系到构件的质量和施工的安全。为研究预制分体式管廊吊点布置,本研究利用有限元软件ABAQUS构建有限元模型,以三舱管廊预制件为例,上部管廊和下部管廊分别设置8个吊点,在保证构件质量和施工安全的前提下,研究在设计吊点下的构件的受力和变形,验证吊点布置的合理性。计算结果表明:本工程吊点设置在侧墙附近的顶板和底板上是完全可行的,能避免管廊腹板产生较大应力。本文三舱管廊吊点布置思路可对两舱和单舱管廊提供参考,同时对非矩形的管廊的吊点布置也具有一定的借鉴意义。

预制槽型拼装综合管廊横向接头受剪性能分析

针对预制槽型拼装综合管廊的横向接头,建立了基于ABAQUS软件的接头受剪分析模型,并通过试验验证了该分析模型的合理性。在此基础上,开展了接头受剪性能有限元参数分析,主要分析参数包括预应力筋配筋量和拼缝面摩擦系数等。结果表明:所有试件均发生沿拼缝面的受剪破坏,破坏时发生较大的相对滑移。拼缝面的剪力-相对滑移曲线大致呈二折线,折点之后的剪切刚度明显下降。增大预应力筋配筋量或者拼缝面摩擦系数,均有利于提高接头的受剪承载力和刚度。

多舱组合预制拼装预应力地下综合管廊有限元分析

随着地下综合管廊的大量建设和深入研究,带有预应力的预制拼装地下综合管廊发展迅速。在多舱组合预制拼装综合管廊体系中,施加横向预应力对结构的影响尚需深入研究,为了探究不同预应力大小和不同组合形式对综合管廊的受力性能的影响,以保定某综合管廊和.上海某综合管廊为例,采用非线性有限元计算的方法,对常见的两种四舱结构(4×1和2×2)在不同组合形式和不同预应力值大小下的变形及受力进行了有限元分析。有限元分析结果表明:对于横向拼装结构,增加预应力可以有效地增加结构整体性,使横向拼装结构的变形和应力接近整体结构,甚至优于整体结构;对于纵向拼装结构,无预应力纵向拼装结构在变形和应力上与整体结构类似,增加预应力对结构的受力和变形影响不大。分析结果可为今后多舱组合预制拼装预应力综合管廊结构的研究及应用提供参考。

L型出筋连接叠合板式拼装综合管廊整体结构受力性能分析

基于ABAQUS软件,并考虑叠合界面的影响,建立了采用L型出筋连接构造的叠合板式拼装综合管廊整体结构有限元分析模型。与试验结果的对比分析表明,该有限元分析模型的计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上,开展了叠合板式拼装综合管廊整体结构受力性能的有限元参数分析,主要分析参数包括轴压比、腋角位置、腋角高度等。结果表明,侧壁轴压比不超过0.2时,结构的承载力随着轴压力的增大而增大;将腋角设置在下部节点比设置在上部节点更有助于提高结构的承载力和刚度;腋角高度对结构承载力影响较大,腋角高度取壁板厚度的1/2较为合理。