橋臺是整體式橋梁上部構(gòu)件與下部基礎(chǔ)之間傳遞內(nèi)力和變形的重要結(jié)構(gòu),是整體式橋梁設(shè)計計算的關(guān)鍵部位。為了解決整體式橋梁橋臺的兩個關(guān)鍵問題:樁帽—鋼樁節(jié)點的設(shè)計計算方法、樁帽—鋼樁結(jié)合段構(gòu)造型式優(yōu)化,本文針對橋臺—鋼樁節(jié)點的力與位移邊界條件、橋臺破壞模式、結(jié)合段合理構(gòu)造等多項內(nèi)容開展了理論分析和數(shù)值模擬,取得如下結(jié)論:(1)考慮結(jié)構(gòu)—土相互作用的單樁分析模型能夠較好地反映結(jié)合段的實際受力、變形邊界條件,在研究橋臺鋼混結(jié)合段的承載能力時,對單樁模型的有限元分析是準(zhǔn)確的。(2)橋臺節(jié)點中的混凝土樁帽結(jié)構(gòu)可能發(fā)生兩種破壞模式:局部混凝土開裂破壞、臺帽沖切破壞,而鋼樁嵌入深度、混凝土樁帽厚度是判斷破壞模式的關(guān)鍵影響參數(shù),本文對兩個參數(shù)的合理取值分別進行了探討,并建立了通過局部應(yīng)力集度評估混凝土橋臺—鋼樁結(jié)合段承載能力的判斷基準(zhǔn)。(3)對分別采用箍筋、剪力釘、PBL連接件三種連接構(gòu)造的樁帽節(jié)段混凝土應(yīng)力分布情況進行了對比,建議在鋼樁—混凝土橋臺鋼混結(jié)合段中應(yīng)設(shè)置PBL連接件以避免樁帽橫向受力過大導(dǎo)致的裂縫發(fā)生和擴展、增強結(jié)構(gòu)的承載能力。本文通過某實際依托工程項目對研究結(jié)果進行了應(yīng)用,計算所得橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形結(jié)果比較合理,同時有效地降低了施工難度和后期維護費用,證明整體式的設(shè)計方案具備良好的經(jīng)濟技術(shù)性,適合推廣。
【學(xué)位單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U441
【部分圖文】：

圖 1. 3 整體式橋臺構(gòu)造國內(nèi)外整體式無縫橋研究的熱點式、耐久性等問題都做了相當(dāng)?shù)腯通過對主梁—橋臺節(jié)點試件的承合節(jié)點界面的接觸相互作用和力應(yīng)變關(guān)系的分析提出了新型的整件和加勁肋抗剪連接件應(yīng)用于現(xiàn)載力和節(jié)點抗開裂能力、以及橋過對處于高軸向力狀態(tài)約束下的橫向屈曲進行了數(shù)值模擬，將結(jié)關(guān)鍵參數(shù)，如梁的長度、翼緣的計算拆橋過程中鋼梁的臨界屈曲

橋臺樁基礎(chǔ)為單排矩形鋼筋混凝土柱樁（節(jié)點立面如下圖1.4 所示），截面尺寸為 70×50cm。為降低橋臺—混凝土樁柱節(jié)點的剛度，混凝土樁以弱軸受彎布置，并且采用挖孔灌注的施工方式，并在樁周的孔隙內(nèi)回填松砂，在滿足承載力的前提下提高了混凝土樁的變形變位能力。圖 1. 4 橋臺—混凝土樁節(jié)點國外在使用橋臺混凝土樁時，出于減小橋臺—混凝土樁節(jié)點剛度、釋放上部結(jié)構(gòu)變形的考慮，常通過在混凝土樁頂包裹織物或者填充發(fā)泡聚苯乙烯層以形成 PinnedConnection 連接，這種連接方式的剛度被認為介于固結(jié)和鉸接之間。但 RobertE.等[31]通過對一座使用預(yù)制混凝土樁的單跨整體式橋進行長期監(jiān)測的結(jié)論表明，在樁頂加鋪織物的效果是有爭議的。在澆筑橋臺混凝土之前安裝這種包裹物的目的是減少橋臺混凝土的旋轉(zhuǎn)約束，從而形成 PinnedConnection 連接，然而從樁應(yīng)變數(shù)據(jù)來看，對于 PC 樁的這種連接方式的旋轉(zhuǎn)自由度尚不明確。Garder 等[32]通過參數(shù)分析，探究了影響超高性能混凝土樁性能的關(guān)鍵參數(shù)，并進行了一系列現(xiàn)場試驗，以評估粘土和粉質(zhì)粘土中超高性能混凝土試驗樁的性能，以及在橋臺樁基礎(chǔ)施工、橫向受荷的結(jié)構(gòu)受力情況。結(jié)果表明，超高性能混凝土樁已經(jīng)超過了設(shè)計要求的軸、橫向承載力，具有足夠的抗拔力和足夠的剛接性能，采用超高性能混凝土作為整體式橋臺樁基礎(chǔ)的是十分合適的。Gama, F. Almeida 等[33]通過建立從簡單二維線彈性模型到更復(fù)雜的非線性模型用以評估設(shè)計變量和建模方法的準(zhǔn)確性如何影響鋼筋混凝土樁的工作性能

建造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，只要鋼樁嵌入橋臺中的 2—3ft.（約 60—90cm）深度即可滿足。IqbalHusain[41]等通過對某試驗橋進行參數(shù)分析后認為鋼樁頂部需要嵌入橋臺 cm，并對樁帽段進行充分加固后才能有效地傳遞彎矩和抵抗開裂。帽尺寸也關(guān)乎整個橋梁結(jié)構(gòu)性能，合理的尺寸參數(shù)確定對橋臺開裂起到有效的。Burdette 等[42]通過鋼樁—橋臺節(jié)點加載試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)橋臺厚度增加至 0.914m件所受橫向位移從 1in.（25.4mm）加載到 4in.（102mm）過程中，除局部區(qū)域土剝落外，整個結(jié)構(gòu)的荷載—撓度關(guān)系無明顯退化，鋼樁—橋臺結(jié)合段能夠繼能。樁—橋臺結(jié)合段承受上部結(jié)構(gòu)傳遞的剪力和彎矩，使得Ｈ型鋼樁周圍混凝土處狀態(tài)，因此需要在混凝土橋臺中安裝鋼筋和各種加勁構(gòu)造，以提高結(jié)合段抗剪載力。下圖 1.5 為五種在國外使用過的局部連接構(gòu)造[43]，無論是鋼筋、剪力釘接件或者是其組合型式都希望通過局部加勁構(gòu)造來提高整個節(jié)點的承載力。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

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本文編號：2820991