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。

承插式预制混凝土桥墩抗震性能试验与数值模拟

为探究不同结构参数下承插式预制混凝土桥墩的抗震性能,依据桥墩抗震性能试验,采用有限元软件建立现浇和承插式预制桥墩模型,对比不同钢筋本构模型模拟结果,选取最优钢筋本构模型开展后续分析。共建立8组承插式预制混凝土桥墩模型,分析轴压比、高宽比、纵筋配筋率和箍筋配筋率对桥墩抗震性能的影响。研究结果表明:采用Clough钢筋滞回本构关系的桥墩模型与试验结果吻合良好,具有有效性;提高预制承插式桥墩的轴压比和高宽比,可大幅度提高桥墩的峰值承载力和累积耗能,减小残余位移;提高纵筋配筋率,提高承载能力和累积耗能,残余位移变化并不明显;提高箍筋配筋率,对桥墩承载力和耗能能力无明显影响。轴压比、高宽比和纵筋率3种构造参数对承插式预制桥墩抗震性能具有一定的影响。

自复位承插式多节段预制桥墩抗震性能数值模拟

为解决现有预制桥墩施工难度大、震后可恢复性能不足的问题,文章基于承插式桥墩与多节段桥墩的技术优点,提出一种新型自复位承插式多节段预制桥墩(RSSPP),使用耐久性好的BFRP筋和2304不锈钢钢筋,能够充分发挥承插式节点连接可靠、现场施工简单、容许误差大的特点,同时具备良好的自复位功能。基于OpenSees计算平台,使用纤维单元开展承插式桥墩和多节段桥墩模型建立与验证工作,在此基础上对RSSPP桥墩进行抗震性能研究和参数分析。研究表明:小位移下采用BFRP筋作为预应力筋相较于普通钢绞线的桥墩受力性能影响不大;提高初始预应力,能够使桥墩屈服荷载和屈服后刚度不断提高;增大不锈钢钢筋配置率对水平承载力和耗能能力提升较为明显,但也造成残余位移的增大,在实际应用中应做好自复位性能和耗能能力之间的平衡。

自复位承插式多节段预制桥墩抗震性能理论分析

为了解决现有预制桥墩施工难度大、腐蚀风险高、震后可恢复性能不足的问题,基于承插式桥墩与多节段桥墩的技术优点,提出了一种新型自复位承插式多节段预制桥墩(RSSPP),使用了高耐久性的BFRP筋和2304不锈钢钢筋,既能够充分发挥承插式节点连接可靠、现场施工简单、容许误差大的特点,同时具备良好的自复位功能。将新型RSSPP桥墩体系分为节段承重部分、后张预应力部分和耗能钢筋部分,从抗弯性能、抗剪性能、抗开合与抗倾覆性能的角度分析了桥墩力学性能,提出了承载力的简化计算方法,将理论计算与数值模拟进行对比,结果表明:数据吻合较好,验证了理论分析过程的合理性,并进一步提出了RSSPP桥墩耗能钢筋和预应力筋配筋计算公式。

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。

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。

承插式装配桥墩抗震性能拟静力试验与数值模拟

为了获得承插式装配桥墩的抗震性能,提出了一种预制墩柱与预制基础连接界面不做粗糙处理的承插式连接构造,通过拟静力试验获得了其破坏模式、滞回曲线,分析了承插式桥墩的承载能力、延性性能、耗能性能、残余变形等与整体现浇桥墩的差异,并采用有限元数值模拟技术,较系统地研究了墩柱嵌入深度、灌浆料强度等因素对桥墩抗震性能的影响。结果表明:连接界面不做粗糙处理、嵌入深度为1.0倍墩柱直径的承插式装配桥墩的破坏模式与整体式的相同,均为墩柱发生的弯曲破坏,其峰值荷载、极限位移及自复位能力等均与整体式现浇桥墩的基本相同,而耗能及延性性能小于整体式桥墩;承插式桥墩的承载能力随着墩柱嵌入深度和灌浆料强度的增加而增大,但当灌浆料强度超过桥墩自身混凝土强度后提高幅度不大;通过设置合理的墩柱嵌入深度及灌浆料强度,可以使承插式装配桥墩的抗震性能接近于整体式现浇桥墩。

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。

波纹钢管约束承插式拼装桥墩抗震性能研究

承插式预制拼装桥墩是将预制混凝土墩柱插入承台预留的凹槽内,在间隙中填充混凝土或灌浆料连接形成的装配式结构,承台预留槽内设置波纹钢管以增强对桥墩根部的横向约束。开展承插式拼装桥墩和现浇桥墩2组试件的拟静力荷载试验,研究了承插式拼装桥墩的抗震性能以及波纹钢管的横向约束效应,并通过相关影响参数的模拟分析,探讨了承插深度、灌浆料强度和连接界面处理方式对承插式桥墩抗震性能的影响规律,为其抗震设计提供依据。研究结果表明:波纹钢管约束承插式桥墩柱脚形成的塑性铰区域及破坏形态与现浇桥墩基本一致,承载能力没有明显差异,但破坏时极限位移提高约20%,结构延性和耗能能力有所提高,波纹钢管约束承插式拼装桥墩具有良好的整体性和抗震性能;随着承插深度的增加,承插式桥墩的抗震性能随之提高,当承插深度超过0.6D(D为墩身直径)时,其抗震性能提升趋于缓和;当灌浆料强度达到桥墩主体混凝土强度后,继续增加强度对桥墩抗震性能影响不大;相对光滑界面连接,波纹键齿和梯形键齿连接的承插式桥墩承载能力分别提高约30%和26%,累积耗能分别提高20%和15%,波纹键齿连接的效果最优。