【摘要】：我國橋梁下部結(jié)構(gòu)多采用現(xiàn)澆混凝土橋墩施工工藝,該方法工序復(fù)雜、施工質(zhì)量難以保證,施工過程中對周圍環(huán)境影響較大。為了滿足建筑工業(yè)化和綠色施工的要求,使用裝配式預(yù)應(yīng)力橋墩技術(shù)已成為橋梁建設(shè)發(fā)展趨勢。裝配式預(yù)應(yīng)力橋墩通過工廠預(yù)制現(xiàn)場安裝,縮短了整個工程的施工周期,對周邊交通干擾小,具有明顯優(yōu)越性。而橋墩作為橋梁主要承載構(gòu)件,在地震作用下容易發(fā)生破壞,裝配式預(yù)應(yīng)力橋墩抗震性能的不確定性限制了其在地震區(qū)的推廣應(yīng)用。因此對裝配式預(yù)應(yīng)力橋墩的結(jié)構(gòu)形式及抗震性能展開全面系統(tǒng)的研究是很有必要的。本文以不同結(jié)構(gòu)形式的裝配式預(yù)應(yīng)力橋墩為研究對象,建立橋墩實體單元模型,對不同結(jié)構(gòu)形式橋墩的抗震性能進(jìn)行了計算研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)總結(jié)不同形式裝配式預(yù)應(yīng)力橋墩減震耗能的特點(diǎn),對內(nèi)置耗能鋼筋的裝配式預(yù)應(yīng)力橋墩接縫面位置進(jìn)行彎矩-曲率分析和抗剪承載力驗算。(2)給出了采用ABAQUS實體單元進(jìn)行橋墩抗震分析的合理建模方法。建立了混凝土現(xiàn)澆墩和裝配式預(yù)應(yīng)力橋墩的實體單元有限元分析模型,研究并解決了在建模中混凝土鋼筋本構(gòu)及材料參數(shù)的選取、預(yù)應(yīng)力施加以及接觸關(guān)系模擬等影響計算收斂和準(zhǔn)確性的問題。兩個橋墩模型的有限元分析結(jié)果分別與相應(yīng)的試驗結(jié)果進(jìn)行對比,驗證了建模方法準(zhǔn)確性,為本文進(jìn)一步的研究奠定了基礎(chǔ)。(3)建立了三種(有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力橋墩、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力橋墩、內(nèi)置耗能鋼筋的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力橋墩)實體單元模型,分別計算分析了橋墩在低周往復(fù)荷載下的承載力和耗能特性。研究了5種參數(shù)(恒載軸壓比、橋墩高寬比、初始預(yù)應(yīng)力大小、耗能鋼筋配筋率及布置位置)對抗震性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力橋墩的墩底預(yù)應(yīng)力筋會發(fā)生局部屈服,不適合在地震地區(qū)使用。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力橋墩自復(fù)位能力強(qiáng),但承載力和耗能能力低。內(nèi)置耗能鋼筋的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力橋墩耗能能力強(qiáng)、殘余位移小,抗震性能優(yōu)于其他形式橋墩。(4)選擇不同特征類型地震波(近斷層有脈沖波、近斷層無脈沖波和遠(yuǎn)場波),考慮8度設(shè)防烈度區(qū)設(shè)計地震和罕遇地震兩種情況,分別計算研究了地震動作用下內(nèi)置耗能鋼筋無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力橋墩模型、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力橋墩模型和普通鋼筋混凝土橋墩模型的墩頂響應(yīng)和墩底局部應(yīng)力。結(jié)果表明,近斷層有脈沖地震動會導(dǎo)致上述三種裝配式橋墩變形增大。在8度區(qū)罕遇地震下,即使布置了耗能鋼筋的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力橋墩墩頂位移仍無法得到有效限制。(5)為了限制裝配式預(yù)應(yīng)力橋墩的墩頂峰值位移和殘余位移,本文對采用外置角鋼連接無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力橋墩進(jìn)行了研究。計算分析了角鋼連接對橋墩初始剛度和承載力的貢獻(xiàn)值,以及橋墩在低周往復(fù)荷載和有脈沖地震動下的抗震性能,研究結(jié)果顯示該結(jié)構(gòu)形式自復(fù)位能力強(qiáng)、抗震性能優(yōu)良。同時給出了一種以角鋼理想剛接代替角鋼-螺栓連接的簡化建模分析方法,該模型建模簡單,計算精度較高,與實際模型吻合程度較好。本文的研究結(jié)果為外置角鋼連接無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力橋墩的實際工程應(yīng)用提供重要參考。
【圖文】：

逡逑＿邋ｌｖ：n臰＿邋３逡逑Ｉ邋ｍｍ邋Ｐ逡逑圖１－２邋ＪＦＫ堤道公路橋邐圖１－３邋ｌｏｕｅｔｔａ立交橋邐圖１－４德國２４９立交橋逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋ＪＦＫ邋Ｒｏａｄ邋Ｂｒｉｄｇｅ邋Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｌｏｕｅｔｔａ邋ｏｖｅｒｐａｓｓ邋Ｆｉｇｕｒｅ邋１－４邋Ｇｅｒｍａｎ邋ｏｖｅｒｐａｓｓ逡逑近年來國內(nèi)工程也建成一批裝配式橋梁工程［９］。東海大橋第ｍ標(biāo)段的海上墩逡逑身均采用預(yù)制拼裝的形式；上海長江大橋深水區(qū)非通航孔的墩身結(jié)構(gòu)采用空心薄逡逑壁拼裝技術(shù)；杭州灣跨海大橋引橋也是將預(yù)制的矩形空心墩運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行拼裝；逡逑舟山金塘大橋通過在非通航孔使用裝配式橋墩降低了施工難度，加快施工工期；逡逑目前剛竣工的世界超級工程港珠澳大橋，非通航孔橋墩也采用拼裝技術(shù)；此外，逡逑我國臺灣一號線楊梅高架橋墩也采用了預(yù)制拼裝技術(shù)。逡逑Ｗ曜ｉ逡逑圖１－５東海大橋預(yù)制場邐圖１－６杭州灣大橋邐圖１－７港珠澳大橋逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－５邋Ｄｏｎｇｈａｉ邋Ｂｒｉｄｇｅ邋Ｆｉｇｕｒｅ邋１－６邋Ｈａｎｇｚｈｏｕ邋Ｂａｙ邋Ｆｉｇｕｒｅ邋１－７邋Ｈｏｎｇ邋Ｋｏｎｇ－Ｚｈｕｈａｉ逡逑ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ邐Ｂｒｉｄｇｅ邐－Ｍａｃａｏ邋Ｂｒｉｄｇｅ逡逑１．３．２試驗研究現(xiàn)狀逡逑Ｈｅｗｅｓ和？士５１１￡＾１（）］在２００２年對實心圓截面鋼套筒節(jié)段橋墩開展了研究，包逡逑含兩節(jié)段墩身和四階段墩身兩種形式，，接縫處使用膠結(jié)縫技術(shù)，預(yù)應(yīng)力使用無粘逡逑３逡逑

逡逑＿邋ｌｖ：n臰＿邋３逡逑Ｉ邋ｍｍ邋Ｐ逡逑圖１－２邋ＪＦＫ堤道公路橋邐圖１－３邋ｌｏｕｅｔｔａ立交橋邐圖１－４德國２４９立交橋逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋ＪＦＫ邋Ｒｏａｄ邋Ｂｒｉｄｇｅ邋Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｌｏｕｅｔｔａ邋ｏｖｅｒｐａｓｓ邋Ｆｉｇｕｒｅ邋１－４邋Ｇｅｒｍａｎ邋ｏｖｅｒｐａｓｓ逡逑近年來國內(nèi)工程也建成一批裝配式橋梁工程［９］。東海大橋第ｍ標(biāo)段的海上墩逡逑身均采用預(yù)制拼裝的形式；上海長江大橋深水區(qū)非通航孔的墩身結(jié)構(gòu)采用空心薄逡逑壁拼裝技術(shù)；杭州灣跨海大橋引橋也是將預(yù)制的矩形空心墩運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行拼裝；逡逑舟山金塘大橋通過在非通航孔使用裝配式橋墩降低了施工難度，加快施工工期；逡逑目前剛竣工的世界超級工程港珠澳大橋，非通航孔橋墩也采用拼裝技術(shù)；此外，逡逑我國臺灣一號線楊梅高架橋墩也采用了預(yù)制拼裝技術(shù)。逡逑Ｗ曜ｉ逡逑圖１－５東海大橋預(yù)制場邐圖１－６杭州灣大橋邐圖１－７港珠澳大橋逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－５邋Ｄｏｎｇｈａｉ邋Ｂｒｉｄｇｅ邋Ｆｉｇｕｒｅ邋１－６邋Ｈａｎｇｚｈｏｕ邋Ｂａｙ邋Ｆｉｇｕｒｅ邋１－７邋Ｈｏｎｇ邋Ｋｏｎｇ－Ｚｈｕｈａｉ逡逑ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ邐Ｂｒｉｄｇｅ邐－Ｍａｃａｏ邋Ｂｒｉｄｇｅ逡逑１．３．２試驗研究現(xiàn)狀逡逑Ｈｅｗｅｓ和？士５１１￡＾１（）］在２００２年對實心圓截面鋼套筒節(jié)段橋墩開展了研究，包逡逑含兩節(jié)段墩身和四階段墩身兩種形式，接縫處使用膠結(jié)縫技術(shù)，預(yù)應(yīng)力使用無粘逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U443.22

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2708795