详情

原文传递装配式桥墩波纹管钢筋连接锚固性能试验与数值模拟

论文题名：	装配式桥墩波纹管钢筋连接锚固性能试验与数值模拟
关键词：	装配式桥墩;灌浆金属波纹管;锚固性能;粘结-滑移本构关系;Pushover分析;金属波纹管
摘要：	为了更好地满足新时代发展对桥梁建设“又好又快”的需求，全装配式桥梁建造技术在行业政策的支持与引导下推广开来。相比于传统现浇桥墩，装配式桥墩整体性较差，若设计、施工等环节处理不当，预制构件间的连接部位将成为桥墩体系的薄弱环节，从而影响桥梁的工程质量和安全运营。因此，装配式桥墩连接构造的工作性能成为了装配式桥墩建造技术研究的重点内容。灌浆金属波纹管连接是目前较为常用的连接方式之一，国内外相关学者对该连接方式的工作性能开展了大量研究工作，但关于灌浆金属波纹管连接的锚固性能影响因素、粘结滑移机理与本构关系模型、几何构造设计与优化、抗震性能等研究尚不多见。为此，本文以江苏省无锡市凤翔路快速化改造工程FXB03标段作为工程背景，以实际工程中采用的灌浆金属波纹管连接为研究对象，开展装配式桥墩波纹管钢筋连接的锚固性能试验研究与数值模拟。主要研究内容具体如下：　　（1）灌浆金属波纹管钢筋连接单向拉伸试验研究。基于23组灌浆金属波纹管钢筋连接试件的单向拉伸试验，研究了灌浆金属波纹管钢筋连接的锚固性能及其影响因素，着重分析了钢筋锚固长度la、孔径比D/d和螺旋箍筋约束等因素对钢筋粘结刚度和粘结滑移量的影响，并对比了试验结果和规范建议值，提出了不同孔径比下钢筋锚固长度的设计建议值。　　（2）灌浆金属波纹管钢筋连接粘结-滑移关系试验研究。基于15组基准试件和5组钢筋开槽试件的单向拉拔试验，研究了钢筋与波纹管约束灌浆料间的粘结-滑移变化规律及其影响因素，着重分析了钢筋锚固长度la和孔径比D/d等因素对极限粘结强度的影响。通过对试验数据的拟合，建立了考虑钢筋锚固长度la和孔径比D/d等因素并能反映粘结应力分布变化的粘结-滑移本构关系简化模型。　　（3）灌浆金属波纹管钢筋连接有限元分析。基于ANSYS对灌浆金属波纹管钢筋连接进行了数值模拟，并将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析，以验证有限元模型的准确性。在此基础上，通过改变波高和波宽等关键参数，探究了波纹管几何构造参数对灌浆金属波纹管钢筋连接工作性能的影响，并提出了适宜的金属波纹管几何构造尺寸。　　（4）装配式灌浆金属波纹管连接桥墩Pushover分析。基于ANSYS对实际工程中某装配式灌浆金属波纹管连接桥墩进行了精细化建模，并进行了单调水平荷载作用下的全过程受力分析，从而掌握了关键部位的受力情况，获取了双柱墩的墩底剪力-墩顶位移曲线。结合装配式桥墩截面特性，开展了装配式桥墩塑性铰区截面弯矩-曲率关系分析，进而开展了装配式双柱墩的Pushover解析计算，并将解析解与数值计算结果进行了对比验证。
作者：	柳家为
专业：	建筑与土木工程
导师：	王浩;朱克宏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2021