【摘要】：節(jié)段預(yù)制拼裝橋墩目前多用于低烈度地區(qū)的高速路橋和運(yùn)河橋上,原因是這些工程對施工環(huán)境和工期要求高,可充分發(fā)揮工廠化預(yù)制優(yōu)勢。地震時(shí)節(jié)段拼裝橋墩底部接縫處破壞嚴(yán)重、耗能性差和墩頂位移需求高的缺點(diǎn)限制了其在中高烈度地區(qū)的推廣。本文針對節(jié)段拼裝橋墩底部接縫處破壞嚴(yán)重的問題采用鋼管混凝土橋墩解決,為改善結(jié)構(gòu)耗能性并降低墩頂位移,提出一種在墩底和橋墩節(jié)段間設(shè)置限位拉桿的新型耗能減震裝置。此外,針對目前此類橋墩研究僅停留在單個(gè)橋墩上存在的尺寸局限性,文中進(jìn)一步研究了實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸下的地震響應(yīng),提出在高烈度區(qū)應(yīng)采用防落梁裝置配合本文限位拉桿裝置共同控制固定墩墩頂位移以避免強(qiáng)震中的落梁危害。主要研究內(nèi)容如下:(1)根據(jù)節(jié)段拼裝鋼管混凝土橋墩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),確定適合本文研究對象的理論依據(jù)和計(jì)算方法。利用Opensees建立相關(guān)文獻(xiàn)中對應(yīng)試件的數(shù)值模型,通過對比結(jié)果驗(yàn)證建模計(jì)算方法的可靠性。(2)引入新型限位拉桿裝置進(jìn)行擬靜力分析,通過對安裝限位拉桿前后的節(jié)段拼裝鋼管混凝土橋墩和整體鋼筋混凝土橋墩三者的擬靜力性能對比,分析限位拉桿對節(jié)段拼裝鋼管混凝土橋墩抗震性能的影響以及節(jié)段拼裝橋墩與現(xiàn)澆橋墩抗震性能的差異。(3)闡述采用節(jié)段拼裝鋼管混凝土橋墩的橋梁體系下部結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì),包括墩身截面尺寸、軸壓比、預(yù)應(yīng)力及限位拉桿布置等。用擬靜力方法研究采取不同恒載軸壓比、預(yù)應(yīng)力度、長細(xì)比及限位拉桿時(shí)對其抗震性能的影響,根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。(4)分別建立下部結(jié)構(gòu)為節(jié)段拼裝鋼管混凝土橋墩和現(xiàn)澆鋼筋混凝土橋墩的連續(xù)梁橋模型,研究設(shè)置限位拉桿后對節(jié)段拼裝鋼管混凝土橋墩的減震效果,并與現(xiàn)澆橋墩的地震響應(yīng)對比。強(qiáng)震下通過在墩梁處設(shè)置縱向拉索限位器與本文限位拉桿共同配合,分析其對固定墩墩頂位移的控制效果。通過以上研究可知本文提出的新型限位拉桿裝置可以明顯提高地震中節(jié)段預(yù)制拼裝鋼管混凝土橋墩的耗能能力,顯著降低墩頂位移需求,震后可修復(fù)性好,在高烈度地區(qū)配合防落梁限位器可有效避免落梁危害。
【圖文】：

“一號工程”的東海大橋工程建成通車于 2005 年，該工程三段預(yù)制或底節(jié)預(yù)制拼裝技術(shù)[4]。預(yù)制橋墩高度在 8.8m 至 34以下的低墩和一部分中等高度橋墩采取全部預(yù)制拼裝，10.3中等高度橋墩采取只預(yù)制底部節(jié)段，底節(jié)段高為 7.6m，即標(biāo)心墩，設(shè)計(jì)截面為矩形，其中典型的墩身橫截面尺寸為 5. 節(jié)段與承臺之間采用現(xiàn)澆濕接縫進(jìn)行連接，墩身預(yù)應(yīng)力鋼筋精軋螺紋粗鋼筋。海大橋 2006 年建成通車時(shí)曾一度成為世界上最長的跨海大取了墩身預(yù)制拼裝技術(shù)，其中底部橋墩節(jié)段與承臺之間連接身鋼筋貫穿接縫，錨固于承臺中，結(jié)構(gòu)的整體性得到了有效空心墩，設(shè)計(jì)截面為矩形，預(yù)制橋墩高度在 9.68m 至 17.38

結(jié)預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩上，后來隨著研究的深入[13]-[20]，內(nèi)部無粘結(jié)后張拉技術(shù)很引入用以提高該類構(gòu)件的延性能力并提供自復(fù)位能力。如圖 1.3 和圖 1.4 所示，Ou 和 Wang 通過進(jìn)行側(cè)向荷載作用下橋墩節(jié)段間接縫的試驗(yàn)進(jìn)一步研究了節(jié)段拼裝橋墩的自復(fù)位性能和橋墩底部塑性鉸區(qū)域已發(fā)生的彎壞[17],[19]。試驗(yàn)研究表明：節(jié)段拼裝橋墩在引入無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力后，當(dāng)水平荷載下節(jié)段間接縫張開時(shí)接縫附近區(qū)域預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)變會(huì)分布在較大長度上，，從而有效了預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生局部屈服。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力連接的節(jié)段式橋墩耗能能力差的問題在他研究中也凸顯了出來。如圖 1.5 所示，為了解決節(jié)段拼裝橋墩耗能性能差的問題，Chou 和 Chen 在底部與承臺之間的接縫處附加了外部耗能裝置，就其對節(jié)段橋墩耗能能力的改善展開了，試驗(yàn)結(jié)果表明附加的外置耗能裝置顯著提高了橋墩耗能能力，但同時(shí)也體現(xiàn)出加束后殘余位移較大的缺點(diǎn)[14]。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(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：2596834