灌浆波纹管连接装配式桥墩抗震性能研究

发布时间：2020-07-23 15:14

【摘要】：当前,装配式构件已广泛应用于桥梁上部结构建造中,但由于装配式桥墩的抗震性能没有得到系统的研究和认识,限制了其在强地震区的推广应用。在对装配式桥墩进行抗震设计时,保证拼装节段之间连接的可靠性是其关键问题之一。灌浆波纹管连接是一种简单易行的装配式墩连接方式,但目前对其抗震性能的研究相对较少,尤其是对其在双向往复荷载作用下抗震性能的研究较少。因此,本文采用双向拟静力试验,研究其在双向往复荷载作用下的滞回特性和破坏模式,并探讨预应力灌浆波纹管装配式墩的可行性以及基于性能的抗震分析方法。主要研究工作如下:(1)开展了灌浆波纹管连接装配式桥墩的双向拟静力试验,研究了其滞回特性和破坏机理等,并对比分析了不同轴压比、长细比对灌浆波纹管连接装配式桥墩抗震性能的影响。(2)基于OpenSees有限元软件,采用纤维梁单元模拟了桥墩试件的双向拟静力试验过程,分析了纵筋配筋率、耗能钢筋配筋率等参数对其抗震性能的影响,并对预应力灌浆波纹管装配式桥墩的抗震性能进行了分析。(3)建立灌浆波纹管连接装配式桥墩的性能水准,探讨了多级性能水准下装配式桥墩的量化指标,采用可靠度方法分析装配式桥墩的易损性。主要结论如下:(1)装配式桥墩损伤主要表现为接缝的粘结破坏,摇摆现象明显;波纹管与钢筋连接可靠,无相对位移。通过试件对比分析发现,轴压比越大,试件滞回曲线的捏缩现象越明显,变形能力越小;长细比越大,塑性铰区域破坏程度越小,墩身裂缝分布高度就越高,对应的极限荷载以及刚度较小,而变形能力较大。(2)数值模拟结果与试验结果吻合较好,采用并联弹簧能较好地模拟灌浆波纹管装配式桥墩接缝的力学特征。增加预应力可以一定程度提高灌浆波纹管装配式桥墩的抗震性能,并提出其残余变形的计算公式。(3)考虑双向荷载作用的Park-Ang指标能较好的反应映装配式墩的实际损伤状态。通过可靠度分析表明,在相同的峰值加速度作用下,横桥向各损伤状态的超越概率要比纵桥向低一些。通过易损性分析,可以确定桥墩在给定地震作用下各破坏状态的发生概率。
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U443.22;U442.55
【图文】：

预制桥梁,立柱,盖梁,金属波纹管

能应用于中低烈度区或非抗震区，限制了预制桥梁下部结构在高震区的应用。逡逑国外在二十世纪就己经开始将预制桥梁下部构件应用在实际工程中，比较典逡逑型的有：美国新泽西州的胜利桥［１１邋（图１－１），美国德克萨斯州１８３高架桥（图逡逑１－２）等。２００２邋年在邋ＳＨ邋６６邋ｏｖｅｒ邋Ｌａｋｅ邋Ｒａｙ邋Ｈｕｂｂａｒｄ邋桥上（图邋１－３），预制盖梁与现逡逑浇墩身之间采用了大直径粗钢筋和金属波纹管的连接构造技术。美国佐治亚州逡逑Ｉｎｔｅｒｓｔａｔｅ邋８５邋ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ桥梁，位于地震危险性较低的地区，该桥的桥墩柱和盖逡逑梁均为预制构件，单节段的桥墩柱与承台、盖梁通过灌浆套筒联接方式连为整体，逡逑如（图邋１邋－４邋）所邋７Ｋ。美国华盛顿州的邋１－５邋Ｇｒａｎｄ邋Ｍｏｕｎｔ邋ｔｏ邋Ｍａｙｔｏｗｎ邋１／Ｃ邋２－ｓｐａｎ逡逑Ｐｒｅｃａｓｔ邋Ｇｉｒｄｅｒ邋Ｂｒｉｄｇｅ邋（图１－５）于２０１１年完工，属于高地震危险区域，是第一逡逑座考虑抗震性能的采用预制拼装技术建造桥墩的桥梁，预制立柱划分为３个节段，逡逑立柱节段采用大直径钢筋通过连接套筒灌浆形成整体的技术建造的，但立柱节段逡逑与承台、立柱节段与盖梁之间的联接采用的是金属波纹管联接构造。逡逑ＥＳ＇ｉ逡逑：：逦逡逑图１－１胜利桥，新泽西州逦图１－２邋１８３高速公路高架桥

高速公路高架桥

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