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桥墩与承台整体预制拼装关键技术研究
| 论文题名： | 桥墩与承台整体预制拼装关键技术研究 |
| 关键词： | 预制墩台;桥墩高度;预留孔混凝土;剪力连接键;钢管复合桩 |
| 摘要： | 预制墩台是指将包含墩身与承台的整个下部结构均在工厂分阶段预制，现场通过张拉预应力筋、钢筋套筒灌浆或浇筑混凝土湿接缝等措施连接形成整体的桥墩。承台与墩身共同预制，避免了海上现浇施工承台作业，提高了施工效率，保障了施工质量，实现了跨海大桥下部结构的快速预制拼装。预制墩台节段划分、连接方式选择、现浇混凝土力学性能、现场安装方法和混凝土浇筑方案等是其设计施工的关键点。本文对预制墩台设计和施工方法进行了归纳总结，同时采用有限元分析方法研究了预制墩台的受力性能。主要成果如下: (1)预制墩台构型设计和节段划分需综合考虑桥墩高度和重量、设备运输能力及吊重能力、现场施工条件和桥梁美学等因素，不同节段间可通过预应力筋及预留孔混凝土+剪力连接键等方式进行连接;预制墩台现场施工方法包括柔性止水安装方法和围堰止水安装方法，柔性止水安装无需进行围堰施工，可缩短施工周期，围堰止水安装技术难度低，止水效率高。 (2)通过有限元分析方法建立了墩台和钢管复合桩的整体有限元模型，分析了预留孔混凝土浇筑顺序对施工过程中结构受力性能的影响。结果表明:采用预留孔混凝土+剪力连接键的方式连接钢管复合桩和预制墩台是可行的，但分孔浇筑方案各钢管复合桩和对应剪力连接键的应力分布不均匀，而分层浇筑方案各钢管复合桩及剪力连接键的受力性能较为相似;建议采用分层浇筑方案浇筑预留孔混凝土。 (3)通过有限元分析方法建立了采用预应力筋连接的分段预制墩台非线性模型，分析了预应力筋配筋率、张拉控制应力和轴压比对预制墩台在水平荷载作用下受力性能的影响。结果表明:提高预应力筋配筋率和轴压比可增大墩台的开裂荷载、极限荷载和结构开裂后的抗弯刚度，但会降低墩台的延性;提高预应力筋张拉控制应力可增大墩台的开裂荷载，但对墩台的极限荷载和结构开裂后的抗弯刚度基本没有影响，同时还会降低墩台的延性。 (4)采用内聚力-库伦摩擦分析方法建立了预制墩台新老混凝土的有限元模型，分析了新老混凝土接触界面的抗剪性能及界面切槽对抗剪性能的影响。结果表明:接触界面间剪力主要由粘聚力和摩擦力承担，界面出现损伤后迅速发生破坏;界面切槽后，剪力主要由粘聚力和齿槽咬合作用共同承担，有效提升了界面抗剪承载力;对于切槽界面，建议槽高与槽间距比值控制在0.6至1.6之间，槽深与槽高比值控制在0.15至0.3之间。 |
| 作者： | 徐乾乾 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 汪劲丰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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