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采用法兰螺栓连接的预制拼装CFST桥墩抗推性能研究
| 论文题名： | 采用法兰螺栓连接的预制拼装CFST桥墩抗推性能研究 |
| 关键词： | 预制拼装桥墩;钢管混凝土结构;法兰螺栓连接;抗推性能 |
| 摘要： | 节段预制拼装桥墩具有节能环保、施工周期短、对既有交通干扰小等优点，得到了工程和学术界的广泛关注。现有预制桥墩多采用钢筋混凝土，在水平往复推力作用下接缝界面受力复杂、局部损伤明显，但钢管混凝土结构可克服桥墩局部失稳的问题，且具有较高的承载能力。本文针对全部预制节段采用钢管混凝土结构的桥墩，提出一种新型的内套管法兰连接方式，即预制上节段法兰盘处附带内套管，上、下预制节段上的法兰盘通过高强螺栓进行连接。为了研究新型的预制拼装钢管混凝土桥墩在水平往复荷载作用下接缝开口及结构变形情况，采用有限元软件ABAQUS对法兰螺栓连接的预制拼装钢管混凝土桥墩的抗推性能进行数值模拟研究，并对其设计参数（法兰盘厚度、螺栓内外边距、预埋钢管高度）展开分析。主要研究内容和结论如下： （1）根据节段预制钢管混凝土结构的构造特点，提出了一种新型的内套管法兰连接构造，将该连接构造应用于预制拼装钢管混凝土桥墩中。预制钢管混凝土节段通过连接构件中的内套管定位，依靠节段间的法兰盘与高强螺栓连接在一起，以预制拼装技术替代现场浇筑工艺，拼装过程中以机械连接为主，表现出施工周期短、建造效率高等优势。 （2）采用ABAQUS实体有限元模型对预制拼装桥墩和法兰连接的圆钢管进行数值模拟，通过与已有试验结果对比验证了数值参数及建模方式的正确性；进一步对采用法兰螺栓连接的预制拼装钢管混凝土桥墩（UBAP-FBC）进行拟静力往复加载模拟，探究新型连接构件的可行性。研究结果表明：在水平往复荷载作用下，与未设置连接构件的UPCC-0试件相比，UBAP-FBC试件的滞回曲线更加饱满，抗推承载力和耗能能力提升了2倍，底部节段接缝开口减小了5.422mm，虽残余位移增加10.29mm，但仍在规范限值以内。UBAP-FBC试件采用螺栓连接和内套管定位，整个受力过程中提供了可靠的作用，有效提高了桥墩的抗推性能。 （3）选取法兰螺栓连接构件的法兰盘厚度、螺栓内外边距、预埋钢管高度为研究参数，研究法兰螺栓连接的主要控制参数对预制拼装钢管混凝土桥墩抗推性能的影响规律。研究结果表明：桥墩的抗推承载力随法兰盘厚度、螺栓边距、预埋钢管高度增加而提高；耗能能力随法兰盘厚度、螺栓外边距、预埋钢管高度增加而提高，随螺栓内边距增加而降低；当法兰盘厚度、预埋钢管高度增加时，会抑制桥墩的塑性变形，从而导致残余位移增加，桥墩后期修复难度提升。因此，各参数取值需考虑对残余位移的影响，不可超过规范限值。 |
| 作者： | 黄玉琼 |
| 专业： | 土木工程;结构工程 |
| 导师： | 周杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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