详情

原文传递榫头UHPC连接装配式桥墩抗侧力性能研究

论文题名：	榫头UHPC连接装配式桥墩抗侧力性能研究
关键词：	装配式桥墩;超高性能混凝土;抗侧力性能;拟静力试验;有限元分析
摘要：	传统桥梁下部结构施工通常采用现场湿作业浇筑法，虽然现浇结构整体性和稳定性优异，但因其繁琐的施工流程、较长的养护周期和断通时间，大大限制了在复杂施工环境中的实用性。因此，预制拼装技术得到迅速发展和广泛应用，而可靠的节点连接是预制拼装技术应用的前提，本文结合承插式连接和湿接缝连接的优势，采用超高性能混凝土(UHPC)作为后浇湿接缝材料，提出一种应用于墩柱-承台的新型装配式连接技术——榫头承插式连接。对该连接方式桥墩试件进行拟静力试验，结合数值模拟探究该连接方式的可靠性和抗侧力性能，主要研究工作和成果如下: 　　(1)介绍了各连接形式预制拼装桥墩的结构特点及研究进程，简述了UHPC及其相关应用发展现状，说明了UHPC与普通钢筋混凝土结构之间具有良好协同工作能力;为弥补现有预制拼装连接技术的不足，结合承插式连接和湿接缝连接的优势，提出一种采用UHPC优化力学性能的装配式连接技术。　　(2)设计制作整体现浇试件和榫头承插式试件，进行了拟静力试验。对比两试件试验现象和荷载-位移曲线，得到两试件损伤过程、破坏形态及滞回性能。由墩柱裂缝、曲率及钢筋应变可知，两试件损伤过程基本一致，装配式试件整体损伤程度较轻;二者破坏形态均为以弯曲破坏为主的延性破坏;榫头承插式试件承载力与耗能能力与整体现浇试件基本一致，残余变形仅为整体式试件的79.09％。说明榫头承插式桥墩具有良好的损伤容限及抗震性能，验证了其施工便捷、易于修复、连接可靠的技术特点。　　(3)基于ABAQUS建立榫头承插式试件进行数值模拟，所得滞回性能和应力云图与试验值拟合度较高，在此基础上对承插深度、搭接钢筋段及灌浆料影响进行分析。结果表明承插深度对装配式桥墩抗震性能影响较大，过小的承插深度将导致试件耗能能力、刚度和延性不足，严重影响预制构件的连接;UHPC灌浆料强度和弹性模量影响较小，但提升灌浆料弹性模量可以增大接缝连接处水平抗推刚度;相较于提升纵筋配筋率，增大搭接钢筋直径对装配式桥墩抗震性能的优化效果不明显。　　(4)基于ABAQUS模拟落锤冲击试验，结合能量分析验证了钢筋混凝土结构动力分析的准确性和合理性;分析了承插深度、搭接段钢筋长度及直径、灌浆料弹性模量对装配式桥墩抗撞击性能的影响，结果表明采取适当的承插深度、钢筋搭接段长度可以有效减少接缝处损伤，优化抗撞击性能，搭接钢筋直径影响接缝处耐久性和凹槽局部应力大小，采用不同弹性模量的UHPC灌浆料对于连接处损伤的优化效果不明显;分析了落石质量、冲击速度和冲击位置对落石-桥墩冲击结构响应影响，结果表明落石质量、冲击速度是结构动力响应的重要影响因素，但仅在结构下部受到冲击时，墩底位移才发生明显变化，说明榫头承插式桥墩节点处连接可靠。
作者：	米家禾
专业：	土木工程
导师：	亓兴军;隋严春
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东建筑大学
学位年度：	2023