UHPC墩周连接装配式桥墩抗震性能研究

为改善预制装配式桥墩的抗震性能和施工容错能力,提出一种装配式桥墩新型连接方式:超高性能混凝土(Ultra-High-Performance Concrete, UHPC)墩周连接。设计并制作1个现浇桥墩试件和1个UHPC墩周连接装配式桥墩试件,对两个试件进行拟静力试验;建立UHPC墩周连接装配式桥墩试件的三维实体非线性有限元模型,对比研究新型装配式桥墩的抗震性能及其影响因素。结果表明:UHPC墩周连接装配式桥墩与整体现浇桥墩表现出相似的抗侧力性能和自复位能力,二者的抗震性能基本等同。对比分析非线性有限元模型与实际桥墩试件的滞回曲线,二者拟合程度较高,验证了建模方法的可靠性和模拟结果的准确性。UHPC连接段高度对该装配式桥墩抗震性能的影响不大,保证钢筋搭接长度即可。轴压比、立柱高度和搭接钢筋配筋率对该装配式桥墩抗震性能的影响较为明显:在轴压比为0.1~0.3时,试件刚度和水平承载力随轴压比的增大而增大,残余位移随轴压比的增大而减小;立柱高度由2.0 m提高至2.5 m时,高度越大该装配式桥墩的水平承载能力和累积滞回耗能越小;湿接缝处搭接钢筋配筋率由1.01%增至1.57%时,该装配式桥墩的水平承载能力和残余位移相比原配筋试件性能有较明显的提升。

装配式UHPC空心墩的内浇式组合连接压弯试验研究

为了促进超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete,UHPC)在桥梁中的应用,提升装配式桥墩的建造效率,本文提出了针对装配式UHPC空心墩的内浇式组合连接,其主要特征在于:将预制UHPC空心墩与承台的搭接构造转移至空心墩的内部,利用墩壁作为内部后浇UHPC材料的模板,完全消除了施工现场的模板工程,后浇部分不出现在墩身表面,提升了桥墩的表观质量。为了探究该装配式UHPC空心墩的承载能力,设计并制作了3个模型试件,研究了其在压弯变形下的承载能力和损伤失效模式等。研究结果表明:该内浇式组合连接实现预制UHPC空心墩和承台的有效连接,但实现与现浇桥墩的等强构造需要精心设计剪力连接件的位置和承载力。基于试验结果,开发了装配式UHPC空心墩的数值模型,计算结果与试验较为吻合。基于数值建模方式,研究了内浇式组合连接在足尺UHPC空心墩的结构行为,并提出了能实现与现浇桥墩等强的内浇式组合连接设计方法。

基于损伤塑性模型的超高性能混凝土双肢墩数值模拟研究

为了准确模拟和预测超高性能混凝土(UHPC)构件在外部作用下的的非线性力学行为,基于塑性损伤模型研究了超高性能混凝土CDP本构参数的取值方法,包括损伤因子和单轴应力-应变关系的确定,并分析了考虑材料损伤和不考虑材料损伤对模拟结果的影响.通过对超高强度混凝土墩进行单调加载试验,得到了试验墩的破坏形态、荷载-位移曲线和位移延性.并建立了数值模型,对试验结果进行了对比分析.结果表明:不考虑材料损伤的CDP模型计算得出的结构承载力与延性,和试验值相比有较大误差,并且荷载-位移曲线在峰值点后的发展趋势与试验结果相去甚远.然而考虑材料损伤演化下的CDP模型能够准确预测UHPC结构的力学性能,最终模拟结果与试验结果之间的误差可以控制在5%以内,运用该方法能够为对UHPC进行更准确的非线性有限元分析提供参考.

方钢管超高性能混凝土组合墩柱抗震性能仿真分析

为探究方钢管超高性能混凝土组合墩柱的抗震性能,以轴压比、长细比与套箍系数为影响参数设计了7组试件,利用大型有限元软件ABAQUS对组合墩柱进行非线性仿真计算,分析不同影响参数对组合墩柱滞回曲线、骨架曲线、延性系数与耗能能力等抗震性能的影响。研究结果表明,方钢管超高性能混凝土组合墩柱具有良好的滞回性能,延性系数为2.92~4.63,累积滞回耗能为0.48×10^(5)~1.4×10^(5) J,设计应将组合墩柱的轴压比、长细比与套箍系数控制在合理范围内。