预制拼装铁路重力式桥墩的抗震性能研究

为适应中国铁路建设向高烈度震区快速发展的需要,解决传统预制拼装桥墩墩柱及承台连接位置薄弱等问题,提出一种灌浆波纹管连接的模块化预制拼装桥墩体系,通过设置承台与墩身塑性区域共同浇筑及墩底局部无黏结段增强桥墩的抗震性能。制作1个局部无黏结整体现浇铁路重力式桥墩模型和1个局部无黏结预制拼装铁路重力式桥墩模型开展拟静力试验,并结合有限元分析,进行预制拼装铁路重力式桥墩抗震性能研究。结果表明：局部无黏结预制拼装桥墩整体连接性能稳定,可通过墩底塑性区域破坏与墩身及节段间的摇摆实现共同消能,其破坏模式表现为墩底塑性区域的弯曲破坏,未发生破坏位置转移现象;局部无黏结预制拼装桥墩等效塑性区域高度比整体现浇桥墩降低,抗侧向水平承载力与耗能能力提升显著,位移延性能力良好,可适应更大加载位移,最终累积耗能增长64.3%;结构接缝位置连接稳定可靠,同等加载位移下等效刚度基本一致,抗震性能得到明显提高;预制节段划分对预制拼装铁路重力式桥墩抗震性能的影响不大。     

高铁桥梁装配式双柱空心墩承插深度研究

高铁桥梁桥墩刚度大,结构及构造有别于公路及市政桥梁,大量既有公路、市政承插式桥墩的研究成果是否适用于承插式铁路墩,需进行深入系统的研究。建立现浇和承插式双柱原型空心墩的非线性有限元模型,并结合既有试验结果验证了建模方法的正确性。通过模拟桥墩在拟静力往复作用下的力学行为,得到双柱空心墩的力-位移曲线,对比承插式桥墩与现浇桥墩滞回性能的差异,结合应变渗透效应及纵筋发展长度确定了承插深度的合理取值范围,并提出最小承插深度计算公式。结果表明：承插式桥墩与现浇墩的承载力差别很小,墩高5 m和10 m时,相差最大为2.8%;承插式桥墩和现浇墩的刚度退化规律基本一致,刚度随着侧向位移的增加而降低,位移较小时刚度退化较快,位移较大时刚度退化减慢;纵筋在塑性铰区及承台顶以下应变渗透区内屈服,在此区域以下400 mm范围应变则迅速减小,应变渗透区段为承插式墩身易损部位;根据本文提出的最小承插深度计算公式得到的高铁空心墩的最小承插深度设计值为0.5D(D为墩柱外径)。为保证承插式桥墩的安全性,应采取合理构造措施确保桥墩应变渗透区段抗震性能,推荐高烈度区桥墩的承插深度大于0.5D。     

灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩CFRP-外置耗能钢筋组合加固效果研究

灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩是目前中、低烈度区装配式桥梁常用的下部构件形式,现阶段该型装配式桥墩的抗震加固方法欠缺。以灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩为研究对象,设计制作了其1/6的缩尺模型,并基于其震损特点提出了一种采用CFRP-外置耗能钢筋的组合加固方式,开展了相同激励条件下加固前后桥墩试件的振动台试验。结果表明,墩身开裂、混凝土剥落、压碎以及墩底接缝开合等是灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩的主要震损模式;采用组合加固有效增加了震后装配式桥墩试件的刚度,减少了试件墩顶的水平位移,提高了加固试件的延性及耗能能力。     

通过预应力筋连接的节段预制拼装式铁路桥墩抗震性能研究

节段预制拼装式桥墩抗震性能与现浇墩有一定差异,以铁路常用桥墩结构为例,连接形式采用预应力筋,通过纤维模型对抗震性能和相关参数进行数值计算和分析.结果表明:(1)采用完全预应力筋连接的铁路拼装墩各项指标满足正常使用和多遇地震要求,可适用于非震区或低震区;(2)在罕遇地震作用下,采用预应力筋混合连接的铁路拼装墩抗裂能力有所...     

节段梁环氧树脂胶接缝抗拉强度的试验研究

由于我国铁路规范中并未提供环氧树脂胶与混凝土的黏结抗拉强度,预制节段拼装梁桥在设计时通常不考虑环氧树脂胶的抗拉贡献,仅作为抗裂性能的安全储备。本文专门设计了单纯轴向抗拉受力的模型试件,试验研究环氧树脂胶接缝的抗拉极限强度。通过多种工况的静力加载试验,得到了混凝土节段间环氧树脂胶接缝的抗拉极限强度,试验研究结果可为后续胶接缝节段拼装梁的设计和施工提供一定参考。     

2段式预制拼装预应力混凝土桥墩的抗震性能

以某拟建轨道交通桥墩为原型,按照相似比1:3进行整体现浇桥墩RC和预应力预制拼装桥墩PCS的设计。采用拟静力试验方法,一方面研究原型桥墩的正常使用性能和抗震性能,另一方面重点研究按照等效抗震性能设计原则设计的预制拼装桥墩的正常使用性能和抗震性能。研究结果表明:PCS的开裂荷载是RC桥墩的1.5倍。预应力混凝土节段拼装桥墩在地震作用下,墩柱整体损伤较小,主要是墩底附近混凝土发生开裂和压碎。在相同最大偏移率6%下,PCS的残余位移只有整体现浇试件的44%,PCS试件的耗能能力只有RC试件的1/3。预应力筋的初始预应力保持在屈服强度的30%,可以使墩柱在侧向偏移率达到6%时预应力筋也不会断裂。节段拼装预应力桥墩PCS可以取得与普通钢筋混凝土结构一样的荷载位移骨架曲线,具有较小的残余变形和良好的自复位能力,但是耗能能力差。     

无黏结预应力带耗能钢筋预制节段拼装桥墩抗震性能研究

运用美国太平洋地震工程研究中心开发的OPENSEES程序,采用纤维梁柱单元建立无黏结预应力带耗能钢筋预制节段拼装桥墩模型,进行拟静力加载过程分析,研究预应力度、轴压比、普通钢筋和预应力筋配筋率等参数对墩柱抗震性能的影响.结果表明:随着预应力度的提高,桥墩屈服力提高,但对水平承载力影响较小;预应力和上部结构恒载总的轴压比为20%～30%时,桥墩具有较高的水平承载力和等效阻尼比;预应力筋配筋率为0.20%～0.50%时,桥墩具有较稳定的水平承载力和耗能能力,增大预应力筋配筋率,桥墩等效阻尼比降低;提高普通钢筋配筋率时,桥墩的屈服力、水平承载力、能量耗散和等效阻尼比均有显著提高,但残余位移增大.地震响应分析结果表明,增设耗能钢筋能提高节段拼装桥墩水平承载力;地震作用下桥墩破坏时,墩底剪力约为拟静力试验水平承载力的70%～90%,墩顶位移约为拟静力试验破坏位移的50%.     

墩底设置无黏结钢筋铁路重力式桥墩抗震性能研究

为改善低配筋铁路重力式桥墩的延性性能,提出1种墩底设置无黏结钢筋的铁路重力式桥墩.设计制作配筋率分别为0.2％和0.3％、钢筋完全黏结和墩底设置无黏结钢筋共4个模型桥墩,采用拟静力试验,进行墩底设置无黏结钢筋铁路重力式桥墩抗震性能研究.结果表明:墩底设置无黏结钢筋铁路重力式桥墩破坏时仅在墩底形成1条贯穿裂缝,区别于钢筋...     

墩高受限时装配式组合连续刚构桥墩梁固结构造及性能研究

针对桥墩高度有限的装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥,为尽量减少墩底出现水平力,在分析结构构造特点和各施工阶段受力行为的基础上,提出了适应于矮墩的墩梁固结构造:利用钢牛腿和墩顶预埋钢板传递施工阶段和运营阶段竖向力;利用抗推挡块抵抗运营阶段水平力,并通过预埋于墩顶钢板下的群钉传递此水平力;利用精轧螺纹钢筋作为安全措施抵抗意外情况下出现的边中跨不平衡拉拔力,保证桥梁安全受力。以实体工程为例,通过有限元方法建立全桥分析模型,分析了桥墩从施工到成桥的力学行为,同时对挡块预埋件式墩梁固结构造进行精细化建模分析。结果表明:与传统的墩梁固结方式相比,该构造可明显降低墩底拉应力,优化墩高受限时钢桁-混凝土组合连续钢构桥墩受力性能,可为桁架连续刚构桥提供参考。     

低配筋铁路桥墩抗震性能的试验研究

通过对低配筋大比例尺铁路桥墩模型的伪静力试验,对试件的破坏形式进行分析,研究了低配筋铁路桥墩的延性抗震性能,分析其位移延性比、转角 位移曲线的包线与剪跨比、配筋率、配箍率之间的关系,得出了桥墩抗震设计的基本参数。     

装配式地铁车站预制中板梁柱设计方案研究

以深圳地铁内支撑体系下的装配式车站为工程背景,研究车站预制中板梁柱设计的关键技术：中板设计需同时满足基坑支撑的受力转换及车站流水拼装的工艺要求;中板设计需满足吊装、拼装、基坑受力转换、正常使用等工况的受力要求;中板设计需满足楼梯及扶梯开洞的受力需求。针对以上问题,研究车站采用预制+叠合型式中板结构的流水拼装步序,对拼装步序中围护、中板结构受力及变形进行分析;通过采用预制+叠合结构型式的中板结构以满足施工阶段和使用阶段的受力要求;针对中板开设大孔洞的设计难点,通过孔内设置型钢支撑来满足拼装及基坑受力转换的需求,车站拼装完成后在孔边现浇纵横梁、叠合层等形成孔边加强结构,然后切除孔内型钢支撑形成永久开孔;并通过设置抗剪连接、叠合层、纵横梁体系等措施满足开孔受力需要。预制中板的设计措施研究,实现了地铁车站的全断面装配,进一步提高了地铁车站的装配率及流水拼装的工效。     

动力荷载下钢管混凝土墩柱抗震性能极限分析

为研究钢管混凝土桥墩极限抗震性能，采用Abaqus软件建立圆钢管混凝土桥墩三维实体-壳单元有限元模型。为更准确的描述圆钢管混凝土桥墩的抗震性能退化、震后残余位移变化规律，模型中对混凝土引入裂缝、对钢管引入韧性损伤，进行单向拟静力、单向拟动力、双向拟动力、振动台加载下圆钢管混凝土桥墩抗震性能试验验证。分析结果表明：考虑水平裂缝和钢材韧性损伤影响的钢管混凝土墩柱实体-壳精细有限元塑性抗震计算方法合理，反映循环荷载下钢管混凝土桥墩的滞回曲线“捏拢”效应、塑性大变形阶段承载力退化现象和单、双向动力荷载下钢管混凝土桥墩震后残余位移，也反映钢管混凝土墩柱的界面滑移和约束作用规律；相同地震波作用下全填充钢管混凝土桥墩的地震响应最小，填充混凝土有利于提高桥墩的极限抗震能力。提出适用于双向地震波作用的钢管混凝土桥墩墩顶残余位移与最大位移响应之间的计算公式。     

高速铁路预应力混凝土桥梁预制装配整体式桥面系性能研究

基于我国高速铁路装配式桥梁发展现状和应用前景,为了进一步提升桥梁建造工业化水平,对预应力混凝土桥梁预制拼装桥面系附属结构进行系统研究。通过设计优化,提出一种边墙-电缆槽-防护墙一体化预制装配整体式桥面系设计方案;通过工艺试验,对构件预制、预埋套筒定位、构件吊装、砂浆垫层施工等关键施工技术进行方案优化;最后通过足尺模型试验验证预制装配整体式桥面系在脱轨荷载作用下的力学性能,并通过极限承载力试验进行装配式结构安全性检测。研究成果在京雄城际铁路得以应用,为高速铁路桥梁装配化发展提供了宝贵经验。     

大直径钢筋套筒锚固拉拔性能研究

研究目的:钢套筒锚接技术广泛应用于加固建筑结构、连接混凝土结构的工程实践中,但是锚筋直径一般小于40 mm。为研究大直径钢筋与钢套筒的锚固性能,本文采用拉拔试验和数值模拟研究不同锚固形式的破坏形式和锚固性能,从而为工程中确定锚固长度、锚固形式及计算锚固力提供依据和方法。研究结论:(1)采用圆钢筋、锥形钢筋试件的破坏形式是钢筋与植筋胶滑移破坏,采用倒锥形钢筋的破坏形式是钢筋的断裂破坏,得到了两种破坏形式下钢筋的应力分布情况;(2)试件钢筋与植筋胶之间滑移破坏前,钢筋已达到屈服强度,表明长度为10D的锚固长度可以提供足够的锚固力使钢筋、植筋胶的强度相匹配;(3)采用内聚力模型模拟钢筋锚固拉拔试验与模型试验的结果相近,验证了模型试验的正确性,同时表明这种模拟方法是可行的,可应用于实际工程,对受力较大的预制混凝土装配式结构具有一定的参考价值。     

某正梁斜墩铁路桥静动载试验研究

为验收某正梁斜墩铁路立交桥,分别进行了静动载试验,分析了静载试验下三个主控截面的应变状态、强度、刚度和抗裂性以及动载试验下结构的动应变、动挠度和结构抗冲击性能。结果表明该桥静力性能可靠,实际运营受力状态正常。     

新型隧道结构纵向连接筋对支护性能影响研究

隧道工程中,纵向连接筋多为焊接或者插入式连接,但纵向连接筋对隧道支护性能影响尚不明确,没有相关试验分析。基于此问题,按照初支二衬联拱隧道新型支护体系,设计采用不同纵向连接筋形式初期支护构件,采用MTS大型拟动力加载系统进行室内加载试验,对采用纵向连接筋构件的力学特性进行研究,得到如下结论:(1)纵向连接筋在初期支护中稳定型钢、参与结构受力,加强隧道支护承载能力及抗变形能力,提升隧道整体性、稳定性;(2)纵向连接筋插入式连接在提升构件承载力及抗变形能力要优于焊接连接,该影响主要体现在加载后期;(3)该试验对比了几种不同纵向连接筋构件受力及变形情况,根据试验结果可确定纵向连接筋最优设置形式,为实际工程提供参考。     

活性粉末混凝土预制桥墩的设计研究

活性粉末混凝土(RPC)是当今世界热门研究的新型高性能材料,在未来建筑中将扮演重要角色。应用RPC预制桥墩,可以充分发挥RPC材料的高强度、高密实性、高韧性与高耐久性,使现代桥墩结构轻型、高强和快速施工。文章探讨了活性粉末混凝土应用于高架桥桥墩的可行性,对高架桥RPC预制桥墩的结构设计及受力进行研究,通过算例与传统结构进行了比较并给予了验证。     

杭温铁路主跨216m钢混刚构连续梁桥总体设计及技术创新

新建杭温铁路永嘉右行线跨甬台温特大桥采用(100+216+100) m钢混刚构连续梁桥跨越楠溪江。该桥主跨采用钢混混合梁形式，中跨跨中82 m采用单箱双室钢箱梁，其余主梁采用单箱单室混凝土梁；钢梁与混凝土梁之间通过4 m长的钢混结合段连接；刚臂墩采用矩形空心墩，基础采用钻孔灌注桩基础。该桥混凝土主梁采用悬臂浇筑施工，跨中钢箱梁部分采用工厂制造、桥面吊机整体吊装的方式施工，极大地缩短了工期；采用“一端先永久连接，另一端精确配切合龙”的方法进行大尺寸、大质量钢箱梁的整孔吊装合龙，很好地解决了钢结构之间“硬合龙”的难题；将墩高较矮的主墩由刚臂墩替换为带支座的常规桥墩，减少了结构的超静定次数，更有利于结构的受力；相比于已在铁路箱形混合梁中较为成熟的有格室前后承压板式钢混结合段，本项目采用了带PBL连接件和剪力钉的有格室后承压板方案很好地实现了力的顺畅传递；体外预应力索的设置有效地减小了连续刚构桥后期徐变变形大的问题。     

新型钢筋网格加固铁路重力式桥墩拟静力试验研究

为探究钢筋网格加固铁路重力式桥墩的抗震性能,以铁路重力式圆端形桥墩为原型,采用1:8的比例尺制作2个配筋率为0.2%的桥墩模型,对其中一个模型的墩底薄弱区进行植筋加固,然后对2个模型进行拟静力试验,分析对比2个桥墩模型在加固前后的滞回曲线、骨架曲线和耗能能力等性能指标。试验结果表明,桥墩模型经过钢筋网格加固后,模型的强度、承载能力、耗能能力和延性有明显的提高,说明钢筋网格加固铁路重力式桥墩方案合理可行。     

装配式地下连续墙设计施工技术研究

研究目的:现浇地下连续墙是深基坑工程中常用的围护形式,但是在特殊地层和施工环境下,传统工艺经常存在塌槽,现场水下现浇混凝土质量不易控制,接头夹泥、漏水,成槽泥浆排放存在环保问题等缺陷。装配式地下连续墙技术是对传统地连墙设计和施工技术的重大改进,大大减小工程风险,提高施工速度,对城市地铁超深基坑施工安全具有重大意义。研究结论:(1)装配式地连墙在工厂预制,具有墙体质量好、占地面积小、施工速度快、环保等特点;(2)通过数值模拟与试验验证了套筒锚接的接头形式满足受力要求;(3)配合预搅拌成槽、移动式墙幅拼装插入设备拼装墙幅,以及后期的墙缝注浆止水,永临结合形式的围檩配合内支撑体系,形成系统的装配式地下连续墙工艺;(4)装配式地连墙质量可靠、施工工艺简单、配套设备研发齐全、技术经济优势明显,可在地铁超深基坑明挖施工中推广应用。