【摘 要】
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随着我国城市化进程的加快,采用标准化的预制装配施工已成为一种趋势。而预制装配桥墩以其节能环保、质量可靠、劳动力要求低、对交通干扰小等优点在各类桥梁建造中已得到广泛应用。但预制拼装桥墩仍存在着一些问题,如施工技术要求严格、施工精度要求较高、波纹管及套筒质量问题及内部的灌浆密实度难以把控等。本文针对这些问题提出一种新型UHPC后浇连接形式的预制拼装桥墩,这种墩柱具有施工简便、抗震性能优良、震后便于修复
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随着我国城市化进程的加快,采用标准化的预制装配施工已成为一种趋势。而预制装配桥墩以其节能环保、质量可靠、劳动力要求低、对交通干扰小等优点在各类桥梁建造中已得到广泛应用。但预制拼装桥墩仍存在着一些问题,如施工技术要求严格、施工精度要求较高、波纹管及套筒质量问题及内部的灌浆密实度难以把控等。本文针对这些问题提出一种新型UHPC后浇连接形式的预制拼装桥墩,这种墩柱具有施工简便、抗震性能优良、震后便于修复的优点。本文通过拟静力试验与数值模拟计算,对新型UHPC后浇连接的预制拼装墩柱的力学行为和抗震性能进行研究,为在实际工程中应用提供依据。本文主要研究内容如下:(1)对国内外学者在桥墩预制拼装技术上的研究及超高性能混凝土(UHPC)在桥梁建造中的应用进行了总结,了解了预制拼装墩柱的损伤发展过程及破坏形式、UHPC的性能、UHPC用于预制拼装墩柱的试验方式及施工过程,并充分总结了国内外学者在预制拼装墩柱的数值模拟计算方法上的研究,为后文的试验过程和数值计算提供理论依据。(2)为研究UHPC后浇连接预制拼装墩柱的抗震性能,开展了拟静力试验。通过比较试验过程中墩柱的破坏现象和损伤部位以及由试验中采集的数据所得到的滞回曲线、延性性能、耗能能力、残余变形等性能指标,对UHPC后浇连接墩柱、灌浆波纹管连接墩柱和承插式连接墩柱的抗震性能进行了详细描述。试验结果表明,UHPC连接墩柱比其他两种连接方式墩柱柱身损伤程度较轻,峰值承载力比承插式连接墩柱高11%,比波纹管连接墩柱高27%,且极限位移约为其他两个墩柱的1.5倍,耗能能力超过其他两个墩柱,但残余变形与其他两个墩柱相当。上述结论验证了新型UHPC后浇连接墩柱具有较强的抗震性能、施工更便利、局部损伤小更便于修复,同时这种连接方式是安全可靠的,可以应用于实际工程中。(3)为研究UHPC后浇连接墩柱的抗震性能,基于OPENSEES有限元软件进行建模分析,并对数值模拟计算方法进行总结。在OPENSEES有限元软件中对UHPC后浇连接试件进行纤维建模分析,通过在柱底接缝处设置一零长度单元并赋予其Bond_SP01 Material模拟钢筋与混凝土间的粘结滑移,对前述模拟曲线进行校正,校正后的模拟曲线与实测曲线拟合度较高,这种模拟方法可以为同类研究提供参考。随后对现浇墩柱进行建模分析,将其模拟所得的骨架曲线与三个试验墩柱的计算结果进行对比,验证了UHPC后浇连接墩柱的抗震性能近似于现浇墩柱。并在此基础上,通过改变UHPC后浇带高度、轴压比、配筋率这些参数,对UHPC后浇连接墩柱的抗震性能进行深入研究,为墩柱设计提供依据。通过上述研究,验证了UHPC后浇连接形式的预制拼装墩柱具有施工便利、性能可靠、便于修复的特点,与目前常应用于实际工程中的承插式连接桥墩和灌浆波纹管连接桥墩相比性能更优,因此这种连接方式可应用于预制拼装桥墩的连接。
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