灌浆波纹管连接预制拼装RC桥墩—承台节点抗震性能

发布时间：2017-10-29 18:24

  本文关键词：灌浆波纹管连接预制拼装RC桥墩—承台节点抗震性能

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【摘要】：桥梁快速建造技术具有显著加快桥梁建造速度,减少交通中断,降低对周围环境的不利影响等诸多优势,逐渐成为下一代桥梁工程的重要发展方向。快速建造桥梁工程正逐步得到交通基础设施建设、研发、设计和管理部门越来越多的关注。桥梁上部结构预制拼装技术已经相对较为成熟,桥梁下部结构预制拼装技术研发和工程实践自上世纪末相继展开。但截至目前,绝大部分预制装配桥梁下部结构都应用于非强震区,强震区预制装配桥梁下部结构的适用性、安全性和抗震性能等正处于技术研发阶段,还未在强震区大规模推广应用。预制桥梁下部结构节段及节点之间的连接方式及抗震性能是目前研究的重点和难点问题。国内外学者的前期研究初步证实,基于灌浆波纹管连接的预制拼装结构构件具有较可靠的连接和较好的抗震性能,施工现场拼装过程方便快捷。但目前国内外对于灌浆波纹管连接技术的研发大都针对预制拼装盖梁—桥墩连接节点,而针对基于灌浆波纹管连接的预制拼装桥墩-承台节点的相关研究还很少。为完善灌浆波纹管连接技术在预制拼装桥梁下部结构中的应用基础研究,本文将灌浆波纹管连接技术应用于预制拼装桥墩-承台连接节点,开展相关的关键技术研发和应用基础研究。本文以基于灌浆波纹管连接技术的预制拼装桥墩-承台节点的关键构造、力学行为和抗震性能为研究目标,同时考虑改善预制拼装桥墩塑性铰区的损伤破坏程度,开展多种构造方式的预制拼装桥墩-承台连接节点的力学行为分析和抗震性能研究。主要开展了以下研究:(1)深入调研和总结国内外有关灌浆波纹管连接在预制装配钢筋混凝土构件中的研究现状,重点总结关于灌浆波纹管直径、埋入深度等关键构造参数的现有研究成果。调研国内外采用叠层橡胶构造在减轻钢筋混凝土构件塑性铰区损伤方面的关键构造及性能研究现状。针对预制拼装桥梁下部结构有待开展的研究课题,提出本文的研究目标和研究内容,给出本文研究的技术路线。(2)考虑预制拼装桥墩-承台节点的关键构造及力学行为特征,采用解析法建立预制拼装钢筋混凝土桥墩-承台连接节点的弯矩-曲率关系和水平力-位移关系。将叠层橡胶构造应用于预制拼装钢筋混凝土桥墩-承台节点,建立该类节点的弯矩-曲率关系和水平力-位移关系。(3)根据本文研究目标和内容,开展基于灌浆波纹管连接的预制拼装钢筋混凝土桥墩-承台节点抗震性能研究的拟静力加载试验设计。根据试验目的,提出三种钢筋混凝土桥墩-承台连接节点的关键构造,包括灌浆波纹管连接预制拼装钢筋混凝土桥墩-承台节点(GCP)、墩底预埋叠层橡胶的预制拼装钢筋混凝土桥墩-承台节点(GCP-M)和墩底预埋单层厚橡胶的预制拼装钢筋混凝土桥墩-承台节点。开展包括现浇钢筋混凝土桥墩-承台节点对比试件在内的四种连接构造节点的试件设计、制作、加载方案和测试方案设计。(4)对上述四个钢筋混凝土桥墩-承台连接节点试件进行拟静力往复加载试验,考察试验中钢筋混凝土桥墩-承台的损伤演化过程、力学行为和抗震性能。详细描述试验过程中四类钢筋混凝土桥墩-承台节点的宏观现象。根据试验测试数据,分析现浇及预制拼装钢筋混凝土桥墩-承台节点的滞回性能、延性性能、骨架曲线、耗能能力及局部钢筋应变等抗震性能和关键参数。重点阐述叠层橡胶高度范围内无粘结段钢筋的屈曲变形形态及形成原因,提出相应的改进措施。本文基于灌浆波纹管连接技术,重点开展预制拼装钢筋混凝土桥墩-承台节点力学行为、抗震性能的理论分析及拟静力试验测试等应用基础研究,完善预制拼装钢筋混凝土桥梁下部结构关键技术,为未来我国开展全预制拼装钢筋混凝土桥梁的工程实践提供技术支持。
【关键词】：灌浆波纹管连接 预制拼装桥墩 叠层橡胶 抗震性能 延性 拟静力试验
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-27
• 1.1 引言11-13
• 1.2 国内外研究现状13-24
• 1.2.1 国外灌浆波纹管连接技术研究现状13-19
• 1.2.2 国内灌浆波纹管连接技术研究现状19-21
• 1.2.3 墩底预埋橡胶垫钢筋混凝土桥墩抗震性能究现状21-24
• 1.3 存在的问题24-25
• 1.4 本文研究目的和内容25
• 1.4.1 研究目的25
• 1.4.2 研究内容25
• 1.5 技术路线25-27
• 第2章 预制拼装钢筋混凝土桥墩-承台节点力学行为分析27-41
• 2.1 引言27
• 2.2 整体预制钢筋混凝土桥墩-承台节点力学行为分析27-31
• 2.2.1 弯矩-曲率关系28-30
• 2.2.2 水平力-位移关系30-31
• 2.3 墩底预埋橡胶垫的预制拼装桥墩-承台节点力学行为分析31-37
• 2.3.1 弯矩-曲率分析31-34
• 2.3.2 水平力-位移关系34-37
• 2.4 可采用的材料本构37-39
• 2.4.1 混凝土本构关系37-38
• 2.4.2 钢筋本构关系38-39
• 2.5 本章小结39-41
• 第3章 预制拼装钢筋混凝土桥墩-承台节点抗震性能试验设计方案41-57
• 3.1 引言41
• 3.2 模型试件设计41-46
• 3.3 试件制作与安装46-48
• 3.4 试验加载和测点布置48-52
• 3.4.1 试验加载48-50
• 3.4.2 测点布置50-52
• 3.5 材料特性试验52-54
• 3.5.1 混凝土52-53
• 3.5.2 钢筋53-54
• 3.6 灌浆波纹管内钢筋锚固长度的确定方法54
• 3.7 灌浆料54-55
• 3.8 金属波纹管55
• 3.9 本章小结55-57
• 第4章 预制拼装钢筋混凝土桥墩-承台节点抗震性能分析57-101
• 4.1 引言57
• 4.2 试验现象描述57-74
• 4.2.1 现浇桥墩（CIP）拟静力往复加载试验过程57-59
• 4.2.2 整体预制拼装桥墩（GCP试件）拟静力往复加载试验过程59-65
• 4.2.3 墩底预埋叠层钢板橡胶构造整体预制拼装桥墩（GCP-M试件）拟静力往复加载试验过程65-70
• 4.2.4 墩底预埋单层钢板橡胶垫整体预制拼装桥墩（GCP-S）拟静力往复加载试验过程70-74
• 4.3 试验数据整理和分析74-98
• 4.3.1 滞回性能74-77
• 4.3.2 延性性能77-78
• 4.3.3 骨架曲线78-80
• 4.3.4 累积滞回耗能80-81
• 4.3.5 等效粘结阻尼比81-83
• 4.3.6 初始刚度、等效刚度及卸载刚度83-85
• 4.3.7 残余位移85-86
• 4.3.8 试验弯矩-曲率关系86-88
• 4.3.9 钢筋应变分析88-92
• 4.3.10 橡胶层构造高度范围内无粘结段钢筋的屈曲行为92-98
• 4.4 本章小结98-101
• 结论与展望101-105
• 参考文献105-109
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文109-111
• 致谢111

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本文编号：1114162