發(fā)布時間：2020-03-21 21:09

【摘要】：近年來,隨著預(yù)制裝配式技術(shù)在土木工程領(lǐng)域的迅速發(fā)展,預(yù)制裝配式橋墩的研究應(yīng)用順應(yīng)科學(xué)發(fā)展潮流,受到越來越多的關(guān)注。接縫間構(gòu)造形式如何在保證節(jié)段拼裝橋墩自復(fù)位能力前提下,提高抗剪承載力,已經(jīng)成為土木工程新的研究方向之一。本文基于前人的研究內(nèi)容,對鋼筋混凝土節(jié)段拼裝橋墩抗震及節(jié)段間接縫處的抗剪性能做了相關(guān)研究。(1)詳細(xì)描述ABAQUS有限元軟件進(jìn)行鋼筋混凝土建模時的處理方法,建立RC橋墩及無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力節(jié)段橋墩模型,采用ABAQUS有限元軟件進(jìn)行數(shù)值分析,建模過程中考慮對接觸非線性、預(yù)應(yīng)力鋼筋束等關(guān)鍵問題的模擬,將模擬結(jié)果與已有試驗結(jié)果對比分析,從而驗證建模方法的有效性。(2)以帶耗能鋼筋的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋橋墩模型為基礎(chǔ),利用ABAQUS有限元建立有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋、半現(xiàn)澆—半預(yù)制、雙剪力鍵、耗能鋼筋貫穿墩身共五種空心節(jié)段拼裝橋墩模型,進(jìn)行擬靜力分析。結(jié)果表明,耗能鋼筋貫穿墩身與基礎(chǔ)模型相比在結(jié)構(gòu)承載力、耗能能力及自復(fù)位性能上無明顯差異;雙剪力鍵、有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋、半現(xiàn)澆—半預(yù)制三種形式的節(jié)段橋墩均可以不同程度地提高結(jié)構(gòu)承載力,但有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋、半現(xiàn)澆—半預(yù)制節(jié)段橋墩的殘余位移有所增加,而雙剪力鍵節(jié)段橋墩模型殘余位移無明顯變化。(3)基于對比選出的雙剪力鍵節(jié)段橋墩模型,建立實心截面、空心圓形截面、空心矩形截面等干接縫節(jié)段橋墩模型,同一截面類型下根據(jù)剪力鍵數(shù)目、剪力鍵位置、剪力鍵形狀不同設(shè)計出7種剪力鍵模型,并以水平約束應(yīng)力、混凝土強(qiáng)度為設(shè)計參數(shù),研究節(jié)段橋墩剪力鍵的抗剪性能。通過對比分析發(fā)現(xiàn),相同條件下,實心截面承載力最大,空心圓形截面次之;同一截面下,長方體形剪力鍵抗剪承載力比棱臺形抗剪承載力大,豎向雙剪力鍵承載力大于橫向剪力鍵;四剪力鍵抗剪承載力最大,也易出現(xiàn)應(yīng)力集中,承載力折減率也較大。(4)將AASHTO、李甲丁、ATEP抗剪承載力公式與數(shù)值分析、試驗結(jié)果對比,結(jié)果表明,AASHTO規(guī)范公式在計算接縫處承載力時結(jié)果偏小,建議將公式放大1.16~1.19倍;李甲丁提出的承載力公式在計算多剪力鍵承載力時與試驗、數(shù)值分析結(jié)果更為接近;ATEP規(guī)范公式計算接縫間抗剪承載力所得結(jié)果誤差較大。AASHTO、李甲丁、ATEP承載力公式均沒有考慮剪力鍵形狀及剪力鍵位置對抗剪承載力的影響。
【圖文】：

（a）新澤西勝利大橋 （b）183 高速公路高架橋 （c）德國公立 249 立交橋圖 1.1 各國節(jié)段拼裝橋墩示意圖（a）東海大橋 （b）杭州灣大橋 （c）港珠澳大橋圖 1.2 國內(nèi)節(jié)段拼裝橋梁示意圖1.2 節(jié)段拼裝橋墩國內(nèi)外研究現(xiàn)狀節(jié)段拼裝橋墩的理論方法主要有解析法、數(shù)值分析法兩大類。其中數(shù)值分析[12]

）183 高速公路高架橋 （c）德國公立 249 立交橋圖 1.1 各國節(jié)段拼裝橋墩示意圖（a）東海大橋 （b）杭州灣大橋 （c）港珠澳大橋圖 1.2 國內(nèi)節(jié)段拼裝橋梁示意圖1.2 節(jié)段拼裝橋墩國內(nèi)外研究現(xiàn)狀節(jié)段拼裝橋墩的理論方法主要有解析法、數(shù)值分析法兩大類。其中數(shù)值分析法分為三類，分別為纖維模型法、實體有限元法及集中塑性鉸法[12]。實體有限元既可以研究節(jié)段拼裝橋墩的整體力學(xué)性能，又可以解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)細(xì)部問題，其他三種方法主要研究拼裝橋墩的整體力學(xué)特性。本文將主要采用實體有限元法，由于節(jié)段拼裝橋墩存在著幾何非線性等問題。因此，解決節(jié)段間接縫處的力學(xué)難題是研究節(jié)段橋墩的關(guān)鍵所在。1.2.1 節(jié)段拼裝橋墩理論研究1.2.1.1 解析法彎矩曲率或力-位移之間的關(guān)系是解析法研究的重點，基本假定包括：平截面假定、預(yù)應(yīng)力鋼束不屈服、忽略孔道摩擦等。2002 年，Hewes 以無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力干接縫節(jié)段拼裝橋墩為研究對象，首次提出力-位移骨架曲線的推導(dǎo)公式，確定了橋墩的三種特征狀態(tài)：墩柱柱腳接縫處壓應(yīng)力為零，柱底接縫處即將張開；柱腳偏心受壓狀態(tài)；預(yù)應(yīng)力筋由彈性進(jìn)入塑性階段，，變?yōu)榍顟B(tài)[13]，如圖 1.3 所示。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U443.22;U442.55

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本文編號：2593940