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铁路预制装配式双柱空心墩连接方式关键技术研究
| 论文题名： | 铁路预制装配式双柱空心墩连接方式关键技术研究 |
| 关键词： | 预制装配式双柱空心墩;缩尺模型;拟静力试验;抗震性能 |
| 摘要： | 装配化、全预制是未来建筑结构的一个趋势。目前，国内桥梁上部结构预制工艺成熟且广泛应用于实际工程，尤其在跨海大桥及城市桥梁中积累了大量设计、施工及运营经验，但针对装配式桥梁下部结构的研究还有待进一步完善。当下已有研究主要基于单柱桥墩开展系列性能研究，对于双柱空心墩的研究较少，基于此以和若铁路为实际工程背景，针对施工现场桥墩使用的连接方式开展研究，并选取预制桥墩常用连接方式与之比对，在此基础上对各连接方式桥墩开展拟静力试验研究，以研究各连接方式的可靠性及相应的抗震性能，本文主要研究内容如下： （1）大量查阅国内外针对装配式桥墩连接方式的研究文献，结合现场资料，系统性的整理总结了相关结论与成果。在此理论基础上，以实际桥墩为基准，设计三个相似比为1/8的缩尺模型预应力连接方式的桥墩DZ-1、直螺纹钢筋套筒连接DZ-2、承插连接方式(DZ-3)进行拟静力试验。 （2）通过模型实验数据及破坏形式，进行总结并展开分析。室内模型结果表明，模型DZ-1墩身裂缝数量几乎为零且无贯通裂缝，裂缝主要集中在承台顶与墩柱交界面处且主裂缝随往复荷载作用而反复张口闭合，模型DZ-2、DZ-3墩身贯通裂缝较多;模型DZ-1自复位能力最强，残余变形远小于同尺寸DZ-2、DZ-3模型;延性性能模型DZ-1、DZ-3较高，均满足抗震要求，延性系数大于4，而DZ-2模型延性系数仅为2.84，不满足抗震要求;DZ-1模型在循环往复荷载下预应力损失较为严重，在本试验加载最终阶段卸载后，预应力损失高达60%，且每级卸载阶段预应力均在不同程度损失，整体呈现钢束预加力随墩顶水平位移增大而增大，最大提高218%且试验全过程钢束处于弹性阶段;DZ-3模型承载力取决于承插深度，DZ-2模型承载力则受限于后浇带的强度。 （3）基于ABAQUS有限元软件，建立相应实体模型，进行各连接方式装配式桥墩的仿真模拟，详细论述了装配式桥墩不同连接方式的实体建模方式，从混凝土本构到各连接件的模拟以及新旧混凝土界面的定义。通过试验实测数据与有限元计算结果的对比，确定有限元模型的准确性。结果表明，ABAQUS中对于钢筋与混凝土粘结滑移现象模拟不够准确，必须借助相应的子程序方可实现“捏缩”现象的产生;混凝土本构及损伤因子占据重要地位，本构模型选取合理与否决定了模型是否收敛，损伤因子的大小决定了混凝土损伤程度与实际试验是否相符;通过降温法对施加预加力的计算公式误差较大，需要通过大量试算，以确定相应的预应力值;DZ-2模型在直螺纹套筒上下端钢筋应力最大，接近屈服应力。 |
| 作者： | 于博 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张戎令;徐镭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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