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。     

预制装配式剪力墙结构及其连接技术

为适应建筑节能减排和住宅产业化的发展及要求,预制装配式剪力墙结构的研究和应用成为目前结构工程中的热点问题。从预制装配式墙板结构的发展概述入手,就预制装配式剪力墙结构的构件、节点与接缝连接和整体性研究方面,总结了近年来国内外学者对预制装配式剪力墙结构的研究成果,并对其抗震性能、接缝连接构造以及相关钢筋连接技术进行了系统归纳与分析。介绍了装配式剪力墙结构的标准化和工程应用进展情况。对当前预制装配式剪力墙结构研究和抗震设计中存在的问题进行了简要分析与探讨,指出了装配式结构的研究方向和有待重点解决的问题。     

预制装配式混凝土斗拱节点抗震性能试验研究

斗拱,又称枓栱、欂栌等,是中国古建筑的代表性构件。试验制作了5个预制装配式混凝土斗拱节点,并进行了低周往复荷载试验。通过控制预制装配式混凝土斗拱节点的轴压比与斗拱配重等因素进行了参数分析,研究了不同预制装配式混凝土斗拱节点的破坏特征与抗震性能指标,并揭示了混凝土斗拱在地震作用下的薄弱部位。结果表明:预制装配式混凝土斗拱节点的破坏形态为柱底部的横向破坏及斗拱节点处的竖向破坏,随着轴压比的降低,试件承载力有一定下降,但其衰减趋势减缓,延性及耗能能力提高。随着斗拱配重的增加,试件的荷载—位移滞回曲线呈"捏缩状",曲线不够饱满。混凝土斗拱的承载能力与变形性能也随之降低,强度衰减和刚度退化现象比较缓慢。     

全装配式预制混凝土结构梁柱组合件抗震性能试验研究

采用足尺模型对比试验方法对现浇高强混凝土梁柱组合件、预制混凝土结构高强混凝土后浇整体式梁柱组合件和高强预制混凝土结构全装配式梁柱组合件在低周反复荷载作用下的开裂破坏形态、滞回特性、骨架曲线、强度与刚度退化特性、耗能能力、节点核心区域的剪切变形、梁端与柱端的转动变形等抗震性能指标进行了系统研究。结果表明：高强预制混凝土结构后浇整体式梁柱组合件与现浇高强混凝土结构梁柱组合件具有相同的抗震能力，全装配式预制混凝土梁柱组合件的抗震性能和主要抗震性能指标与现浇高强混凝土梁柱组合件和预制混凝土结构后浇整体式梁柱组合件存在明显的差异。对于实际工程应用，应采取必要措施增加全装配式节点的耗能能力。     

采用混合连接装配式桥墩地震易损性分析

基于整体现浇桥墩试件(ZT-1)、现浇超高性能砂浆(UHPM)-CFST(钢管混凝土)榫卯混合连接桥墩试件(GX-1)、灌浆套筒-CFST榫卯混合连接桥墩试件(GT-1)的拟静力试验现象和结果,采用OpenSees有限元分析软件,开展试件在地震作用下的时程分析,并对其进行易损性评估,确定相对应的损伤量化指标,分析试件在地震作用下的易损性。研究结果表明:(1)在轻微破坏和中等破坏时,GT-1桥墩的易损性曲线变化趋势与ZT-1和GX-1桥墩较为接近;(2)当PGA分别为0.15g、0.2g、0.3g、0.4g时,GX-1与ZT-1的地震反应均较为接近,与ZT-1桥墩试件相比,GT-1发生严重破坏的超越概率分别减小了6.71%、11.67%、10.32%、4.46%;(3)与ZT-1、GX-1相比,GT-1表现出更好的抗倒塌能力。     

新型预制装配式楼盖抗倒塌试验研究

地震及爆炸荷载下的结构连续倒塌问题对人民的生命财产造成重大威胁,是土木工程领域研究的一个热门方向。为了提高新型预应力空心楼板结构的整体性,防止由于竖向支承构件的失效形成楼板的局部或者连续倒塌,对2块新型预应力空心板足尺模型进行四分点静力加载试验,研究新型预制装配式两跨连续楼板的抗连续倒塌能力。试件均由预应力空心短板通过板端伸出U形筋和胡子筋进行对接连接,板侧纵向拼缝通过胡子筋和植筋与边梁的纵筋进行连接,2个试件的计算跨度相同。本文采用在加载过程中突然拆除中间支座,得到楼板破坏形态、裂缝发展、承载能力、应变、最大变形等试验结果。对试件的受力过程、悬索作用机理进行分析,最后得到楼盖拼缝及板侧边梁连接构造的布置合理,新型预制装配式楼盖采用合适的周边连系和横向拼缝连接可以达到理想的抗倒塌能力。     

基于小型超高性能混凝土壳的装配式柱脚连接抗震性能试验研究

常规装配式混凝土柱脚连接常采用灌浆套筒作为连接方式,为克服地震作用损伤集中于连接区而不利于抗震和修复的问题,提出了一种基于小型超高性能混凝土(UHPC)壳的装配式柱脚连接。采用UHPC预制成环形壳状,设置于预制混凝土柱脚区域,控制该柱脚连接在地震作用下损伤出现的部位。进行了3个足尺试件的试验,对比分析了滞回和骨架曲线、强度和刚度退化以及耗能能力,研究了预制UHPC壳尺寸对抗震性能的影响,提出了骨架曲线简化计算模型。结果表明：该连接形式在地震作用下的混凝土破坏区域转移至UHPC壳上边缘;抗震性能总体良好;较厚较短的UHPC壳更加有利于提高基于小型UHPC壳的装配式混凝土柱脚连接的抗震性能;提出的简化计算模型在一定程度上反映了该连接的内在机理,可用于该连接形式的分析和设计。     

预制装配式剪力墙结构墙板节点抗震性能研究

为掌握预制装配式剪力墙结构墙板节点的抗震性能,对2个现浇试件和2个预制装配式试件进行了拟静力试验.结合非线性分析手段,从承载能力、变形能力、受力机理以及破坏模式等方面综合分析了其抗震性能,并初步探讨了墙板连接钢筋的合理直径.分析结果表明:与现浇试件相比,预制装配式试件承载能力较高,位移延性系数相同,滞同环均较饱满,具有...     

加装SLVD的预制装配式混凝土消能减震框架抗震性能分析

为研究扇形铅黏弹阻尼器(SLVD)对预制装配式混凝土(PC)框架抗震性能的提升效果和其设计参数对PC框架抗震性能的影响规律,建立Abaqus精细化有限元模型,与试验结果对比验证模型正确性。对比加装SLVD的PC消能框架与RC框架抗震性能的差异,分析不同铅芯直径、橡胶硬度和扇形半径三个关键设计参数对PC消能框架抗震性能的影响。研究结果表明:SLVD在PC消能框架中起“耗能腋撑”作用;铅芯直径对整体结构抗震性能影响较大,随铅芯直径增大,结构刚度、承载能力和耗能能力均有所提高;橡胶硬度对整体结构抗震性能影响较小;铅芯屈服区域随扇形半径增大而减小,但可提高整体结构的承载能力。     

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...     

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。     

钢筋混凝土圆截面桥墩抗震加固方式对比分析

为研究不同加固方式对钢筋混凝土(RC)圆截面桥墩抗震性能的影响,利用OpenSees有限元软件建立了普通RC桥墩以及分别采用钢套管、碳纤维增强聚合物(CFRP)、体外预应力筋进行加固的桥墩数值分析模型,对模型输入远断层地震动,进行增量动力分析。以墩顶峰值位移角与震后残余位移角为指标,对比分析了桥墩加固前后的地震响应。结果表明:采用钢套管、体外预应力筋和CFRP加固后,RC桥墩的峰值位移与震后残余位移均减小,钢套管加固方式对桥墩峰值位移的降低幅度最大,体外预应力筋加固方式对抑制桥墩震后残余位移的效果最好;随着剪跨比的增大,3种加固方式对桥墩在地震动作用下位移响应的抑制作用均逐步减小;随着轴压比的增大,3种加固方式对RC桥墩峰值位移的抑制作用逐步降低。     

PVA-ECC加固桥墩抗震性能试验与数值研究

为了全面研究工程水泥基复合材料（ECC）加固桥墩的抗震性能,对采用聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（PVA-ECC）加固的桥墩进行了拟静力试验。并基于有限元分析软件OpenSees建立了数值模型,通过对比数值模拟结果与试验结果,验证有限元分析的有效性,在此基础上对PVA-ECC加固桥墩进行数值参数分析,探讨轴压比、新旧材料厚径比及体积配箍率变化对桥墩抗震性能的影响规律。结果表明:数值模拟的滞回曲线与骨架曲线和试验基本吻合;与普通混凝土桥墩相比,新旧材料厚径比为0.10时,即可获得优异的延性性能,ECC加固的桥墩变形性能显著提升,极限位移提高,滞回曲线更加饱满,抗震性能更加优异。对于高轴压比情况,为了确保ECC加固桥墩的延性性能,应根据实际情况增加新旧材料厚径比;ECC材料可部分替代箍筋作用,适用于箍筋配置不足的桥墩加固,PVA-ECC具有较好的工程抗震加固的作用。     

设置无粘结钢筋的铁路重力式桥墩抗震性能试验研究

针对铁路少筋混凝土重力式桥墩的延性不足和抗震耗能能力较差的问题,本文提出了一种兼顾改善桥墩延性与强度的抗震措施,即在墩身底部设置局部纵向无粘结钢筋,其余墩身部分的纵向钢筋保持不变。共设计了4个桥墩模型,通过拟静力试验研究了配筋率和粘结方式对少筋混凝土重力式桥墩抗震性能的影响。结果表明：无粘结模型桥墩的破坏形式为弯曲破坏。与完全粘结的模型桥墩相比,未粘结模型桥墩的滞回曲线更加饱满,桥墩的延性性能和耗能能力均得到了显著提高,且采用无粘结方式对于低配筋率模型桥墩的延性及累积耗能的提高更加明显。配筋率对模型桥墩的刚度退化速率影响较大,且高配筋率的无粘结模型桥墩的刚度退化比低配筋率明显。     

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。     

部分预制型钢混凝土梁抗震性能试验研究

为探究部分预制型钢混凝土梁的抗震性能,进行了7个部分预制型钢混凝土梁试件的拟静力试验,研究了试件的裂缝开展过程、破坏形态、承载能力、延性、耗能能力和刚度退化情况,探究预制截面模式、剪跨比和后浇混凝土强度等对其抗震能力的影响。结果表明:地震作用下,该7个试件力学性能较好,剪跨比是影响试件抗震性能的首要要素,剪跨比大的试件耗能能力强,型钢约束部分混凝土可以提高试件的耗能能力,截面模式和后浇混凝土强度对抗震性能影响不大。     

钢—混凝土组合连续刚构桥墩梁连接节点抗震性能比较研究

钢-混凝土组合连续刚构桥的关键在于墩梁连接节点,设计了双层钢箱混凝土、钢筋混凝土和钢管混凝土等3种不同类型墩柱的连接节点构造形式。基于OpenSees平台建立了墩柱截面纤维有限元模型,并利用双层钢箱混凝土墩柱拟静力试验结果验证了数值模型的有效性,进而基于纤维有限元模型对3种不同类型墩柱节点进行了非线性滞回性能计算分析。结果表明:纤维模型能够模拟拟静力作用下组合连续刚构桥墩梁连接的滞回性能,双层钢箱混凝土墩柱与钢箱-混凝土组合梁连接节点的整体抗震性能要优于钢筋混凝土墩柱和实心钢管混凝土墩柱与钢箱-混凝土组合梁的连接节点,建议的刚性节点构造合理和传力路径明确,可为钢-混凝土组合连续刚构桥设计提供参考。     

高墩大跨度刚构桥抗震加固有限元分析

大跨刚构桥结构桥跨较长和受力复杂。为提高抗震性能,需要对加固前后的桥梁进行抗震性能研究。以某双肢薄壁型高墩大跨度刚构桥为背景,采用ANSYS程序APDL语言,对结构进行合理的参数选取、网格划分和边界约束,结合抗震等级和桥梁规范等有关规定,研究整体结构在地震作用下的变化规律。通过沿墩高方向获取节点的方法,确定在地震作用下,各节点的最大位移从下到上逐渐增大。选取桥墩双肢相同部位各节点进行横向比较,总结得出双肢薄壁桥墩具有平分荷载和延长寿命的特点。为提高桥梁整体抗震性能,采取联结桥墩增大截面的方式进行加固,对比加固前后两模型在同一地震作用下的结构响应,得出该方法在提高结构整体刚度方面,效果显著。