【摘要】：隨著我國橋梁建筑工藝的日益發(fā)展,越來越多的工程采用裝配施工,尤其是在大型跨海跨線橋和高海拔橋梁的建設(shè)中廣泛使用。相關(guān)的試驗研究和理論分析表明,節(jié)段拼裝橋墩具有良好的耗能能力和自復(fù)位性能,但是關(guān)于其接縫處的受力性能和加固研究仍較少,本文以節(jié)段拼裝橋墩為研究對象,采用后張法預(yù)應(yīng)力和干接縫對墩柱進行拼裝連接,通過擬靜力循環(huán)荷載試驗,主要研究了破壞現(xiàn)象、耗能能力、殘余位移、承載力和滯回性能等方面的內(nèi)容,使用有限元軟件ANSYS對試驗進行模擬對比分析,同時采取了三種加固方式對結(jié)構(gòu)進行改進分析,主要工作和結(jié)論如下:1)以節(jié)段拼裝橋墩的拼裝類型和受力特點為基礎(chǔ),總結(jié)了近年來國內(nèi)外學(xué)者在此方面的研究進展和實際工程應(yīng)用,從抗震性能、施工技術(shù)和理論分析三個角度出發(fā),論述了接縫形式、耗能鋼筋以及預(yù)應(yīng)力等方面對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。2)在擬靜力試驗中,節(jié)段拼裝橋墩的破壞現(xiàn)象主要集中在底部塑性鉸區(qū)域,橫向裂縫和豎向裂縫的不斷交錯貫穿造成了底部混凝土的脫落壓碎,后張預(yù)應(yīng)力提供的自復(fù)位性能減小了殘余位移,隨著水平位移的增長,構(gòu)件的承載力呈現(xiàn)出三段式變化。3)采用ANSYS有限元模擬對預(yù)應(yīng)力和接觸問題進行了詳細探討,滯回曲線的分析結(jié)果和試驗保持一致,極限承載力和試驗結(jié)果也很接近,證明了模型的正確性和可行性。4)針對擬靜力試驗中節(jié)段拼裝橋墩的破壞情況,采用了三種不同的加固分析方法進行加固分析,具體包括:增設(shè)耗能鋼筋、底部外包鋼板和提高混凝土強度,通過對比分析,最終確定增設(shè)耗能鋼筋為最佳加固方案,該加固方法不僅有效提升了承載力,還能減弱塑性鉸區(qū)域的破壞情況,提升抗彎性能。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U443.22;U442.55
【圖文】：

配橋墩具有很多優(yōu)點，例如：快速施工可以減小對交通的影響，對于交通擁堵的城市設(shè)和舊橋拆除重建特別適用；工廠預(yù)制可以縮減施工工序，控制構(gòu)件質(zhì)量，減少全壽；裝配施工可以減少現(xiàn)場的濕作業(yè)；由于預(yù)應(yīng)力的使用，節(jié)段拼裝橋墩具有良好的自能。但由于裝配施工的特殊性，其施工和構(gòu)造也存在一些不足，例如：在建造的初步要投入的成本較高，包括運輸成本和連接件的成本；拼裝橋墩的受力具有很多非線性抗震性能仍需深入研究探討，包括接縫處的受力和預(yù)應(yīng)力連接的影響。節(jié)段拼裝橋墩根據(jù)接縫處的連接工藝可以分為承插式、螺栓錨固、焊接法、扣環(huán)蘭盤連接以及后張法拼接等，目前對于后張法的研究和應(yīng)用較為廣泛，通過預(yù)應(yīng)力鋼段連接成完整結(jié)構(gòu)，在節(jié)段之間的接觸面涂上環(huán)氧膠合材料，這樣可以使節(jié)段緊密加整體抗剪性能、剛度和密封性。節(jié)段拼裝橋墩以其受力特點可以分成整體接縫和分兩種，其中整體接縫是將節(jié)段部分預(yù)制成整體結(jié)構(gòu)，然后再對接縫進行處理，這種體析時，可以假定為沒有接縫的結(jié)構(gòu)，但由于接縫區(qū)域仍有鋼筋連接，所以要考慮接縫結(jié)構(gòu)的影響。而分段接縫則是將節(jié)段部分進行分段預(yù)制，通過干接縫或者濕接縫處預(yù)應(yīng)力鋼筋將節(jié)段連為整體，這種施工工藝又被稱作搖擺墩柱體系。

由 Freyssinet 設(shè)計的單跨橋使用了后張預(yù)應(yīng)力對橋梁面板進行拼裝連接裝配技術(shù)首次在橋梁施工中的應(yīng)用[3]。20 世紀(jì) 60 年代開始，歐美進行了大量下部拼的工程研究[4]，但是并未在實際施工使用拼裝技術(shù)，1996 年，米爾河高架橋和布朗克架橋[5]建成通車，兩橋的橋墩首次采用了節(jié)段裝配的施工方法。目前，就國內(nèi)而言，使用節(jié)段拼裝施工的工程實例并不多， 自 2000 年之后，節(jié)段裝橋墩才得到推廣，且更多在跨海橋梁中使用。2005 年，東海大橋非通航道的 670都使用了節(jié)段預(yù)制裝配技術(shù)[6]，對于小于 13m 的墩柱使用整體預(yù)制。2008 年，上海橋和杭州灣大橋建成通車，前者的非通航道和后者的引橋段使用了預(yù)制裝配橋墩，且用了濕接縫節(jié)段裝配技術(shù)[7]-[8]，在完成墩身的裝配之后，現(xiàn)場進行鋼筋焊接，然后在域澆筑混凝土。2016 年 9 月 27 日，港珠澳大橋主體橋梁正式貫通，其橋墩施工使用縫匹配預(yù)制技術(shù)[9]，通過干接縫模具技術(shù)提高接縫接觸面的匹配程度，同時提高預(yù)應(yīng)的設(shè)置精度，從而降低了上下對接的技術(shù)難度，這也是我國最近在運用節(jié)段拼裝技術(shù)施工實例，也說明了目前橋墩預(yù)制拼裝在大型橋梁建設(shè)中的重要作用。

圖 1.3 Billington 提出的拼裝體系，David G.Hiber 對拼裝橋墩建造過程中出現(xiàn)的問題進行了總結(jié)[16]，提建造的墩柱拼裝方案，兩種預(yù)制框架橋墩體系分別為采用普通鋼筋連制作了 91 個構(gòu)件，包含 930 種不同加載狀況。同時通過 Opensees 平橋墩建造體系增加了新的施工模式和方法。2012 年，Mortaref 提出了能力的拼裝體系[17]，作者在墩柱的底部使用了橡膠隔墊，同時使用了

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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本文編號：2754068