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预应力节段拼装桥墩抗震性能简化分析与设计参量的影响研究
| 论文题名： | 预应力节段拼装桥墩抗震性能简化分析与设计参量的影响研究 |
| 关键词： | 预应力节段拼装桥墩;抗震性能;优化设计;预应力筋;布置方式;轴压比 |
| 摘要： | 预应力节段拼装桥墩具有耐久性好、工期短、受环境限制条件少等特点，在城市高架桥和海洋桥梁建造中具有独特优势。通过归纳分析迄今为止对预应力节段拼装桥墩的抗震性能研究，发现墩柱形式主要为中心布置预应力筋，在研究方法上主要采用数值模拟方法，虽然该方法模拟结果较为准确但需要耗费大量时间，而现有的对预应力节段拼装桥墩的理论分析方法存在一些不足。为了得到抗震性能较好的节段拼装桥墩，尝试改变预应力筋布置。为了提高计算效率同时得到更准确的计算结果，进行数值回归分析对理论计算结果进行修正。最后为了提高完全节段拼装桥墩的侧向承载力和耗能能力，对结构进行了设计优化。基于以上三点本文主要研究内容及结论如下： （1）以预应力筋布置方式和轴压比为研究参数设计7个桥墩试件，利用ABAQUS建立三维有限元模型进行抗震性能分析，探讨预应力筋布置方式和轴压比对桥墩滞回性能、耗能能力、接缝张开、应力应变等方面的影响。数值分析结果显示分散布置预应力筋的桥墩其侧向承载力有所提高且接缝张开较小；增大轴压比后桥墩耗能能力、侧向承载力均有明显提高，且接缝张开有所减小。 （2）对现有的预应力节段拼装桥墩理论分析方法提出不足之处，修改受力分析过程使理论计算结果更准确。设计31个不同轴压比的桥墩，对数值分析得到的屈服力、屈服位移、最大水平力分别进行数值回归分析得到拟合公式，根据公式对理论计算得到的力-位移曲线进行修正，然后验证修正后的力-位移曲线。最后对简化分析方法的适用性进行分析。分析结果显示初始刚度较小的桥墩需通过修正公式调整力-位移曲线以减小误差，而初始刚度较大的桥墩理论分析得到的力-位移曲线与数值分析结果比较接近。 （3）针对完全节段拼装桥墩耗能弱的特点，设计9个桥墩试件，分别对耗能钢筋以及长细比进行优化。利用理论分析方法计算桥墩力-位移曲线并与数值模拟结果进行对比，验证理论分析方法的可行性。通过数值模拟计算结果，对比分析了耗能钢筋长度、直径以及桥墩长细比对桥墩滞回能力、耗能能力、残余位移、接缝张开等的影响。分析结果表明底部接缝增加耗能钢筋后桥墩侧向承载力、耗能能力、预应力筋残余应力明显提高。减小桥墩长细比后桥墩侧向承载力、耗能能力均有所提高，但同时接缝张开和残余位移有所增大。 |
| 作者： | 秦明霞 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张于晔;朱斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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