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装配式高速铁路桥墩抗震性能试验研究
| 论文题名： | 装配式高速铁路桥墩抗震性能试验研究 |
| 关键词： | 装配式桥墩;抗震性能;高速铁路;灌浆套筒;灌浆波纹管 |
| 摘要： | 在高速铁路桥梁上部结构中，整孔预制架设及装配式T梁、箱梁已趋成熟，而铁路桥墩建造一直以现场浇筑为主。为推动装配式桥墩在高速铁路桥梁中的应用，本文提出了一种采用UHPC作为灌浆料的新型灌浆套筒，对4个预制桥墩试件和1个现浇桥墩试件进行拟静力试验研究，从试验分析、理论计算、数值模拟三个方面研究了装配式高速铁路桥墩的抗震性能。主要研究内容包括： （1）UHPC灌浆套筒连接性能研究 研发了一种使用高强螺栓提高套筒与灌浆料之间机械咬合作用的新型套筒，并采用UHPC作为灌浆料，通过UHPC灌浆套筒连接钢筋试件单向拉伸试验，验证新型套筒的可靠性。研究参数包括钢筋锚固长度、加载龄期、灌浆缺陷、钢筋偏心放置以及高强螺栓个数，通过材料性能试验探究UHPC灌浆料的强度发展规律，通过调整钢筋锚固长度（5d/6d/7d/8d）探究该新型套筒所需要的临界锚固长度，通过设置灌浆缺陷和钢筋偏心探究施工缺陷对套筒连接件承载力的影响，通过改变高强螺栓的个数来验证其对提高灌浆料-套筒内壁界面机械咬合作用的贡献。 （2）装配式高速铁路桥墩拟静力试验研究 通过开展4个预制桥墩试件和1个现浇桥墩试件的拟静力试验，验证预制节段连接形式的可靠性，研究装配式高铁桥墩的抗震性能。预制桥墩试件采用的连接形式分别为UHPC灌浆套筒连接、UHPC灌浆套筒+后张预应力连接、UHPC灌浆波纹管连接、UHPC灌浆波纹管+后张预应力连接。将预制桥墩拟静力试验结果与现浇桥墩进行对比，研究采用不同连接形式对试件破坏模式、刚度特性、承载能力、耗能能力、位移延性、残余变形等抗震性能的影响，研究后张预应力对预制桥墩试件所起的增强初始刚度、提高水平承载力、减少残余变形等作用的大小。 （3）灌浆套筒连接预制桥墩数值模拟方法研究 基于OpenSees计算平台，采用带塑性铰纤维单元建立灌浆套筒连接预制桥墩的有限元模型。考虑套筒刚度的贡献，预制桥墩损伤更加集中，故对传统等效塑性铰长度进行折减；通过理论推导提出纵筋无粘结段等效材料本构关系处理方法，以考虑无粘结段引起的钢筋“软化”效应，从而建立满足平截面假定的等效纤维截面。对桥墩全截面刚度进行折减得到截面有效刚度，以考虑剪切变形和纵筋滑移的影响。利用拟静力试验结果对预制桥墩有限元模型进行验证。 |
| 作者： | 宋来健 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王景全 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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