模块化预制拼装铁路实心桥墩抗震性能数值分析

为适应施工期短的严/高寒地区和近海铁路桥梁工程发展,提高铁路桥梁工程的施工效率和工程质量.文中提出了一种用于铁路桥梁工程中的模块化预制拼装实心桥墩,该桥墩不仅可以纵向节段连接,还可以通过多个可互连的模块水平连接.基于ABAQUS程序,开展了铁路桥梁模块化预制拼装桥墩在单调、往复荷载作用下力学性能数值分析,对该桥墩的承载...     

预制预应力混凝土拼装框架梁柱节点抗震性能研究

针对采用预应力钢筋进行干式连接的预制预应力混凝土拼装框架梁柱节点进行抗震性能研究。设计制作了一组节点试件,对其进行低周往复加载试验和数值分析,观测节点变形与破坏特征,得到试件梁端力-位移滞回曲线,分析节点承载力、耗能水平与变形能力。结果表明：通过接缝开合可在较小位移下控制构件的损伤程度,破坏模式以柱端牛腿压剪破坏为主;与现浇混凝土梁柱节点相比,该节点具有良好的变形能力和自复位特征,但是节点整体耗能能力较低;采用简化的基于多折线骨架曲线的本构模型可以对节点的力学性能进行简化等效模拟。     

CFRP加固对预制节段拼装桥墩抗震性能的影响

为提升预制节段拼装桥墩的抗震性能,采用碳纤维增强复合材料(CFRP)对预制节段拼装桥墩在地震中易损伤部位进行加固。基于既有试验,建立缩尺的预制节段拼装桥墩三维实体有限元模型,分析预制节段拼装桥墩在循环往复荷载情况下的恢复力特性以及破坏情况。分别采用箍筋加密和外包CFRP布对预制节段拼装桥墩底部节段进行加固,对比两种加固方式对预制节段拼装桥墩抗震性能的影响。研究结果表明,CFRP包裹桥墩底部节段能够增强桥墩整体刚度和承载能力,并且使得桥墩的刚度退化更加平缓,有利于预制节段拼装桥墩在地震作用下保持自身力学特性的稳定,确保桥梁整体的安全。     

基于干接缝单元的预制拼装桥墩抗震性能数值模拟

为克服利用OpenSEES进行预制拼装桥墩纤维模型分析时干接缝区域模拟困难的问题,提出一种由刚性单元、非线性梁柱单元、零长度单元配合ENT单压材料组成的干接缝单元。通过基于干接缝单元的纤维模型数值模拟结果与文献中的1:3.5缩尺桥墩拟静力试验结果对比发现:该干接缝单元不仅解决了墩身混凝土压溃带来的模型不收敛问题,而且考虑了墩身节段宽度对干接缝区域的影响,使预制拼装桥墩干接缝处的力学性能更接近实际的力学性能;数值模拟结果与试验结果吻合较好证明了该干接缝单元用于模拟预制拼装桥墩干接缝区域的可行性。在此基础上设置耗能钢筋、外包钢管和墩底橡胶支承垫层作为桥墩附加耗能装置,对预制拼装桥墩进行拟静力循环加载模拟,研究不同耗能装置对预制拼装桥墩的滞回能力、预应力筋内力、累积耗能、残余位移以及等效刚度等性能参数的影响。结果表明:设置耗能钢筋和外包钢管可以显著提高预制拼装桥墩的耗能能力、水平承载力和刚度,降低预应力损失;设置墩底橡胶支承垫层也能提高预制拼装桥墩的耗能能力,但会降低桥墩的水平承载力和刚度,应根据桥墩自身刚度谨慎选择橡胶垫层的刚度。     

机械套筒连接的轨道交通预制拼装桥墩抗震性能试验研究

预制拼装桥墩能够应用于中高地震烈度区的前提是使预制拼装桥墩具有良好的延性和耗能能力。本文采用新型可调节型机械套筒进行轨道交通预制拼装桥墩方案的设计。按照1:3的大比例尺制作了两个试件,第1个试件是以某在建轨道交通桥墩为原型缩尺的整体现浇试件,同时也是基准比照的试件;第2个试件是采用机械套筒连接的预制拼装桥墩试件。采用拟静力试验方法研究了机械套筒预制拼装方法与现浇方法制作的桥墩的抗震性能异同。包括破坏过程,荷载位移滞回曲线,塑性铰区域内的变形特征等。试验结果表明采用该种新型可调节型机械套筒设计的预制拼装桥墩的抗震性能与整体现浇桥墩等同,所以新型可调节型机械套筒方案可作为轨道交通预制拼装桥墩的备选设计方案。     

节段拼装桥墩抗震性能研究进展

预制拼装桥墩由于其良好的力学性能和施工优势,在国外曾有不少工程实践和研究.但是国内针对节段拼装桥墩抗震性能的研究还是空白,明显滞后于工程实践,不能满足工程建设的需要.因此,本文对节段拼装桥墩的应用、接缝分类及其力学特性、试验研究和理论研究方面的情况进行了总结,并指出了存在问题和进一步研究的方向.     

预应力筋布置对节段拼装桥墩抗震性能的影响

预制节段拼装桥墩具有施工工期短、对交通影响小、质量易保证等优点,但其在抗震性能方面存在不足。为获得具有较强抗震能力的节段拼装桥墩的预应力筋布置方式,分析了四种预应力筋布置方案,基于ABAQUS建立实体有限元模型,将拟静力分析结果与既有试验结果进行对比,验证分析模型的准确性,然后分析预应力筋的布置方式对节段拼装桥墩耗能能力和残余位移等抗震性能的影响。研究结果表明中心布置预应力筋的桥墩耗能能力较好,但同时残余位移也较大;分散布置预应力筋的桥墩耗能能力较弱,但残余位移较小。本文研究结论可为预制节段拼装桥墩的抗震设计提供借鉴。     

装配式预应力混凝土双柱桥墩抗震性能研究进展

装配式预应力混凝土双柱桥墩是一种在上世纪铁路桥梁中广泛应用的一种桥墩形式.随着城市高架、跨海大桥、高速铁路等工程的不断新建,需要继续采用这种具有突出优点的桥墩方案.但是对于装配式双柱墩的设计及其抗震性能,目前仍然缺乏系统的研究.这已成为困扰桥梁设计工程师和业主的技术难题,从而限制了装配式双柱墩在我国桥梁建设中的应用.为了解决此技术难题,本文对目前的研究现状进行了剖析,并对进一步的研究思路和研究内容进行了详细分析.在此基础上进行的研究将为装配式双柱墩在我国的推广应用提供可靠的基础研究资料.     

竖向配预应力钢筋混凝土桥墩抗震性能研究综述

竖向配预应力筋钢筋混凝土桥墩(PRC桥墩)在桥梁工程中具有广阔的应用前景。总结了PRC桥墩产生以来国内外学者的主要研究成果,并对其抗震能力进行了系统的归纳和分析,主要包括预加压力、预应力筋用量、预应力度、预应力筋位置等因素对PRC桥墩残余变形、屈服后侧向刚度、水平承载力、耗能能力等抗震性能的影响。表明预应力筋的配置可有效减少残余变形、控制裂缝发展,并提高结构的屈服后刚度。PRC桥墩中的普通纵筋是保证桥墩延性耗能能力的关键,但配筋率应保持在合理范围内。     

预制装配式桥墩连接类型及抗震性能研究综述

预制装配式桥墩的抗震性能取决于所采用的连接系统。本文从抗震性能的角度出发,系统地综述了“等同现浇”连接和“非等同现浇”连接的具体构造方式、数值模拟方法及涉及到的抗震问题。其中：在“等同现浇”连接方面,着重介绍了承插式连接、灌浆管道连接和钢筋连接器连接的构造特征、使用位置及其抗震性能试验研究进展“;非等同现浇”连接方面,则侧重阐述桥墩体系从仅设无粘结预应力筋到外置耗能器的演变过程;整理了两类连接的数值模拟研究进展,重点介绍了微观实体单元模型、集中塑性铰模型、集中质量模型、多弹簧模型、接缝纤维化模型这5种“非等同现浇”预制桥墩分析模型的建立方法及应用情况。最后,结合桥梁工程领域出现的新理念、新材料和新技术,展望了预制装配式桥墩的未来发展趋势。     

灌浆波纹管装配式桥墩双向地震损伤评价方法

灌浆波纹管连接是装配式墩常用接头连接方式之一,但没有系统研究其受到双向往复荷载作用的整体抗震性能,地震损伤评价方法不够完善。通过双向拟静力试验,研究在双向往复荷载作用状态下灌浆波纹管连接装配式墩的滞回特性变化和破坏模式,讨论了损伤指标构建方法,依据易损性曲线损伤评估了灌浆波纹管装配式墩的抗震性能。结果发现:装配式墩的变形能力和承载能力因双向荷载的耦合效应而急剧下降,装配式墩双向受力损伤状态可以采用Park-Ang值综合反映。在所给加速度情况下,可通过易损性分析得到各装配式墩构件不同损伤状态的超越概率,在峰值加速度一样时,纵桥向损伤状态发生的最大超越概率要比横桥向高。研究结果可以为灌浆波纹管装配式墩双向地震损伤评价提供方法。     

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。     

钢管混凝土桥墩抗震性能试验研究

为研究钢管混凝土桥墩的抗震性能,对钢管混凝土桥墩和钢筋混凝土桥墩进行了拟静力对比试验研究。根据试件的破坏发展过程以及各试件的滞回曲线和骨架曲线,分析了其滞回性能、耗能能力、延性、强度退化及刚度退化等抗震性能。试验结果表明,钢管混凝土桥墩的抗震性能明显好于钢筋混凝土桥墩。在含钢率和轴力相同的情况下,钢管混凝土桥墩的滞回曲线比钢筋混凝土桥墩丰满得多,前者的耗能能力约为后者的4.46倍,钢管混凝土桥墩的延性大于钢筋混凝土桥墩;随着轴压比的增大,钢管混凝土桥墩延性有所下降,强度退化加快,但对其刚度退化的影响不大。     

城市高架桥分块预制承台的抗震性能分析

目前大部分的城市高架桥梁承台仍然采用现浇结构,其施工工序较多,工期长.为了提高桥梁快速化施工水平,针对上海市济阳路(卢浦大桥-闵行区界)快速化改建工程项目,提出了一种分块预制承台结构形式,并采用FLAC3D软件模拟了地震作用下预制承台结构的力学特性.通过数值模拟分析了承台相对刚度、桩基直径、承台配筋率等因素对预制承台结...     

基于非协调参数Drucker-Prager模型的预应力节段拼装混凝土桥墩滞回性能研究

混凝土的数值计算模型在滞回性能分析中往往比较难收敛,利用有限元软件ADINA提供Drucker-Prager模型的Cap修正屈服准则确立的非协调参数Drucker-Prager模型对预应力节段拼装混凝土桥墩进行数值分析,对预应力节段拼装桥墩在低周往复荷载作用下的滞回性能进行分析。通过比较采用非协调参数Drucker-Prager模型建立的数值模型计算得到的滞回曲线与试验得到的结果,两者吻合程度较高。基于这一成果可以通过数值模拟的方式获得预应力节段拼装桥墩的滞回曲线与相关数据,可应用于预应力节段拼装桥墩抗震计算和设计。     

考虑自复位影响的预应力节段拼装桥墩地震损伤模型

预应力节段拼装桥墩在地震作用下具有良好的自复位能力,而既有的损伤模型无法准确评估预应力节段桥墩的地震损伤。鉴于此,有必要研究预应力节段拼装桥墩的地震损伤模型。从预应力节段桥墩的自复位特点和损伤机理出发,对自复位性能表征方法进行简化,提出采用自复位修正因子来对桥墩在地震作用下的累积耗能进行修正,从而获得考虑桥墩自复位性能的地震损伤评估模型。在此基础上,划分预应力节段拼装桥墩的损伤状态,最后验证该地震损伤模型及损伤分级方法的适用性。结果表明：预应力节段桥墩的自复位性能与耗能损伤之间呈现明显的相关性,考虑桥墩自复位的地震损伤模型和分级方法适用于不同的预应力节段拼装桥墩,为定量评估预应力节段拼装桥墩在地震作用下的损伤程度打下基础。