自复位承插式多节段预制桥墩#br# 抗震性能数值模拟

为解决现有预制桥墩施工难度大、震后可恢复性能不足的问题,文章基于承插式桥墩与多节段桥墩的技术优点,提出一种新型自复位承插式多节段预制桥墩(RSSPP),使用耐久性好的BFRP筋和2304不锈钢钢筋,能够充分发挥承插式节点连接可靠、现场施工简单、容许误差大的特点,同时具备良好的自复位功能。基于OpenSees计算平台,使用纤维单元开展承插式桥墩和多节段桥墩模型建立与验证工作,在此基础上对RSSPP桥墩进行抗震性能研究和参数分析。研究表明：小位移下采用BFRP筋作为预应力筋相较于普通钢绞线的桥墩受力性能影响不大;提高初始预应力,能够使桥墩屈服荷载和屈服后刚度不断提高;增大不锈钢钢筋配置率对水平承载力和耗能能力提升较为明显,但也造成残余位移的增大,在实际应用中应做好自复位性能和耗能能力之间的平衡。     

预制混凝土柱-基础承插式连接构件抗震性能研究

为增强预制混凝土柱与基础间承插结合面的黏结性能,提出一种在连接区域设置预埋筋的预制混凝土柱-基础承插式连接构件。设计并制作6个承插式连接构件和1个现浇构件进行拟静力试验,通过对其滞回曲线、骨架曲线和钢筋应变等进行分析,研究轴压比、预埋筋布置形式等参数对承插式连接构件抗震性能的影响,并利用ABAQUS软件进行有限元分析,探究所设预埋筋的工作机制及有效埋深范围。结果表明：承插式连接构件的抗震性能与现浇构件基本相当,所有构件的破坏模式均为柱底压弯破坏,且极限位移角均满足现行规范位移角限值1/60的要求;在轴压比0～0.264范围内,随轴压比增大,承插式连接构件的承载力提高,但延性有所降低;适当增大轴压比可以提高承插式连接构件后期的耗能能力;预埋筋的设置可使承插式连接构件的埋深适当降低,采用两排倒三角布置形式的承插式连接构件具有更好的延性,加载后期承载力退化水平更低。     

螺纹钢法兰连接预制装配桥墩抗震性能研究

为研究在水平荷载作用下螺纹钢法兰连接预制装配桥墩的抗震性能,设计制作一个整体现浇桥墩、两个分别采用承插式和非承插式方案的螺纹钢法兰连接预制桥墩.通过开展拟静力加载试验,对比研究螺纹钢法兰连接预制装配桥墩与整体现浇桥墩的破坏模式、荷载-位移曲线特征.基于试验,建立三个桥墩的有限元数值模型与试验进行对比,两者结果吻合较好....     

基于ABAQUS自复位桥墩与现浇桥墩性能对比

介绍自复位桥墩出现的背景,自复位桥墩的结构组成和工作性能。基于ABAQUS有限元软件对自复位桥墩和现浇桥墩进行建模分析,采用拟静力分析的方法,用水平往复位移荷载代替地震波进行加载,根据受力云图和滞回曲线,对比两者在承载力、耗能能力、刚度方面的差异,得到以下结论:自复位桥墩的承载能力稍弱于现浇桥墩,但是自复位桥墩有良好的复位能力;现浇桥墩的耗能能力比自复位桥墩强,但是自复位桥墩其结构本身可以耗散地震能量;自复位桥墩刚度衰减率小于现浇桥墩。     

预应力节段预制拼装桥墩抗震性能研究综述

为进一步推动预应力节段预制拼装桥墩在高烈度区桥梁工程中的应用,从自复位能力、耗能能力、底节段容许损伤能力和基于性能的抗震设计方法4个方面系统梳理和总结了各国学者开展的相关研究,并指出了当前研究存在的问题以及未来的发展方向。结果表明:无粘结预应力筋能提供更好的自复位能力,桥墩震后残余变形很小;相对于现浇桥墩,该形式桥墩耗能能力较差,需要设置专门的耗能装置,其中外置耗能装置震后可更换,更值得推广;预应力节段预制拼装桥墩鲁棒性差,必须注意提高底节段容许损伤能力;针对预应力节段预制拼装桥墩的基于性能抗震设计才刚刚起步,需要进一步发展。     

预制桥墩承插式连接轴压性能分析

为研究预制桥墩承插式连接在轴压作用下的力学性能,通过非线性三维数值模拟,确定了测试承插式连接轴压性能的合理模型设计方案,研究了墩柱承插深度、墩柱界面构造以及灌浆料强度对轴压性能的影响规律。研究结果表明：基于表面接触算法的ABAQUS有限元数值模型能较好地模拟承插式连接在轴压荷载下的力学行为;采用圆形底座与外包约束钢管的试件设计方案可避免因应力集中产生的底座开裂现象,有利于充分测试承插式连接的轴压性能;增加墩柱承插深度将提升承插式连接的轴压承载力,且承载力提升与承插深度增加呈线性关系,但承插深度对连接侧剪力强度的影响较小;采用波纹、键齿、糙化三类墩柱界面构造的承插式连接轴压性能相似;灌浆料抗压强度由40 MPa提升至80 MPa,承插式连接轴压承载力仅提升11.4%。     

装配式钢管混凝土自复位桥墩恢复力特性分析

基于韧性抗震的设计理念,针对典型的装配式钢管混凝土(Concrete-Filled Steel Tube,CFST)自复位桥墩(耗能钢筋内置和外置),建立相应的OpenSees纤维模型,验证外置耗能在承载力和刚度等方面的优越性,并分析外置耗能钢筋布置角度对其恢复力特性的影响;研究结果表明:当外置耗能钢筋的布置角度为60...     

承插式脚手架的荷载试验分析

通过对承插式脚手架进行整体承载试验,了解和分析该形式脚手架的荷载—位移曲线、承载力、破坏模式等参数,通过对不同框架截面、不同立柱联结点形式的承插式脚手架进行整体承载力试验,了解不同形式结构对承载力的影响,以供工程实践参考。     

不同连接方式对预制拼装桥墩抗震性能的影响

为研究节段之间使用不同连接方式的预制拼装桥墩在水平位移荷载作用下的抗震性能,建立了干接缝、钢管连接和螺栓钢管连接3种不同节段连接方式的预制拼装桥墩的实体有限元模型.通过墩顶位移循环加载,对比墩柱的滞回曲线、耗能能力、骨架曲线和接缝张开量等方面,分析3种墩柱抗震性能的差异.结果表明:使用钢管或螺栓钢管连接节段的桥墩与普通干接缝桥墩相比,具有更好的耗能能力和更大的承载力.因此钢管和螺栓钢管可以作为提高桥墩抗震性能的连接装置,而且螺栓钢管具有前期安装速度快和后期便于更换的优势.     

预制拼装混凝土桥墩抗震性能拟静力循环加载试验

为了研究预制拼装桥墩与整体现浇桥墩抗震性能方面的差异,以常见城市高架桥为工程背景,制作完成了3个缩尺比为1∶3.5的试件模型,进行了整体现浇桥墩和无粘结预应力钢绞线预制拼装桥墩拟静力循环加载试验。通过给墩顶施加强迫往复位移,从5个方面研究了预制拼装桥墩与整体现浇桥墩抗震性能的差别,并对试验结果进行了纤维模型计算分析。结果表明:无粘结预应力预制拼装混凝土桥墩混凝土破坏轻微,耗能能力较弱,残余位移小,适合低烈度地区;无粘结预应力带耗能钢筋预制拼装混凝土桥墩墩底混凝土有明显压碎,耗能能力强,残余位移相对于钢筋混凝土现浇桥墩较小,适合中高烈度地区。     

自复位钢管混凝土桥墩力学性能研究

为探究自复位钢管混凝土桥墩的力学性能，通过改变桥墩轴压比、施加预应力大小和耗能钢筋配筋率，建立了18个具有自复位功能的钢管混凝土桥墩有限元模型，并进行弹塑性分析，考察了该型桥墩的最大水平承载力、耗能能力和恢复能力。结果表明：自复位钢管混凝土桥墩在承载能力达到同尺寸部分填充钢管混凝土桥墩同等水平的同时，可以大幅度降低桥墩的残余位移，且耗能能力不低于部分填充钢管混凝土桥墩的40%。     

塑性可控的钢制连接装配式剪力墙抗剪性能试验研究

提出了一种塑性可控的钢制连接装配式剪力墙,将结构的塑性损伤与破坏集中在钢制连接件上,主体结构基本保持完好,能够改善钢筋混凝土剪力墙的破坏模式,避免罕遇地震作用下剪力墙在墙体底部发生严重塑性损伤,提高剪力墙的震后可恢复性。对高宽比为1.0的现浇剪力墙、塑性可控的钢制连接装配式剪力墙及更换损伤钢制连接件的装配式剪力墙进行了拟静力试验研究,考察其破坏形态、抗剪承载力、滞回性能、耗能能力等抗震性能指标。结果表明：钢制连接装配式剪力墙的破坏集中在钢制连接件上,墙体损伤程度明显减轻,具有较高的抗剪承载力,其变形能力和等效黏滞阻尼系数均可达到现浇剪力墙相应值的2倍,损伤钢制连接件更换前后试件的总耗能分别为现浇剪力墙总耗能的5.23倍和4.55倍;位移角达到3%时,上部墙体出现细微裂缝,但钢筋未发生屈服,保持较好的完整性,钢制连接件的耗能占总耗能的89.2%以上,实现了结构的塑性耗能集中控制。更换损伤连接件后的装配式剪力墙可获得与原试件相接近的性能指标,表明更换损伤的钢制连接件可较快恢复剪力墙的力学性能,塑性可控的钢制连接装配式剪力墙具有较好的可恢复性。     

不同位置连接半灌浆套筒预拼桥墩抗震性能试验研究

为研究半灌浆套筒于不同位置处连接预拼桥墩的抗震性能,设计制作了3个套筒分别位于墩身顶部(YZD-T试件)、中部(YZD-M试件)、和底部(YZD-B试件)连接的预拼桥墩试件和1个整体现浇桥墩试件(XJD试件),通过低周反复加载试验研究了各试件的抗震性能。研究表明：半灌浆套筒连接的预拼桥墩试件与整体现浇桥墩试件均呈弯曲破坏且具有较强承载力;各预拼桥墩试件位移延性系数差在5%范围内,且均小于整体现浇试件;YZD-M试件屈服位移最大;YZD-T试件和YZD-B试件破坏时,YZD-M试件的刚度分别比XJD、YZD-T试件和YZD-B试件高8.26%、13.53%和20.02%,其累计耗能与XJD试件相差不大,分别比YZD-T试件和YZD-B试件大1.95%和23.72%。相较而言,预拼桥墩试件中,位于墩身中部连接的预拼桥墩试件抗震性能最好,可作为预拼桥墩设计时的推荐方案。     

不同榫卯板构造的装配整体式剪力墙抗震性能试验研究

对1个现浇钢筋混凝土剪力墙试件和2个装配整体式剪力墙剪力墙试件进行拟静力试验,研究剪跨比为1.5的装配整体式剪力墙的抗震性能以及榫卯板构造对榫卯接缝的连接性能的影响.结果 表明:榫卯接缝整体性良好,接缝开裂时试件位移角远大于1/1000;装配整体式剪力墙的破坏区域主要集中在榫卯接缝处,峰值荷载时墙体根部混凝土基本完好,承载力低于现浇钢筋混凝土剪力墙,但刚度退化速率小于现浇钢筋混凝土剪力墙,变形能力、累计耗能大于现浇钢筋混凝土剪力墙,峰值荷载后装配整体式剪力墙进入墙柱组合体受力阶段,承载力下降减缓,位移角达到1/25时仍保持水平和竖向承载力;榫卯板横向凹槽底部与竖向孔洞内侧是否平齐对墙体承载力基本没有影响,但平齐构造可延缓榫卯接缝破坏,有助于提高墙体的刚度和耗能能力.     

外置薄钢板再生混合墙抗震性能试验研究

通过7片外置薄钢板再生混合墙的拟静力试验研究,分析了废弃混凝土混合比、钢板厚度、轴压比、横隔板间距、高宽比等参数对试件抗震性能的影响。基于新、旧混凝土的组合强度,对试件的水平承载力进行了近似计算分析,并在总用钢量基本一致的情况下,与钢筋混凝土墙的水平承载力进行对比。研究结果表明：废弃混凝土混合比在0~33%之间变化对试件的初始刚度、水平承载力、破坏位移角、耗能能力、滞回曲线形状等影响有限;外置薄钢板再生混合墙的设计轴压比不宜超过0.35;在混合墙厚度与钢板厚度之比高达120的情况下,外置薄钢板再生混合墙具有较稳定的滞回性能和变形能力,其破坏位移角满足现行抗震规范要求;外置薄钢板再生混合墙具有与钢筋混凝土墙相当甚至略高的耗能能力;在总用钢量基本一致的情况下,外置薄钢板再生混合墙具有与钢筋混凝土墙基本相当的水平承载力。     

局部现浇连接形式对预制节段拼装桥墩抗震性能的影响

针对墩柱节段之间的接缝设置,选取4种不同构造形式的预制节段拼装桥墩进行模拟分析,在ABAQUS软件中实现了接缝处的接触模拟.分别对局部接口处有无现浇混凝土、是否含有耗能钢筋4种不同构造的预制桥墩进行拟静力的循环往复模拟加载,得到预制桥墩的力-位移的滞回曲线,通过分析滞回曲线的各项参数,得到了局部现浇混凝土和耗能钢筋对预制节段拼装桥墩刚度和耗能能力的影响.     

低轴压比耗能预制剪力墙抗震性能试验研究

装配式剪力墙结构存在大量的节点和接缝连接,这些连接是结构体系的薄弱环节。制作3个不同截面形式（一字形、T形、L形）的预制装配式混凝土剪力墙试件,依据“强水平缝,弱竖缝”的设计理念,墙体与底座之间采用混凝土现浇连接以达到强连接的目的,竖直方向设置宽250 mm竖缝,并在竖缝中装配3个软钢阻尼器。对其进行轴压比0.1条件下的低周反复荷载试验,研究试件在低轴压下的抗震性能。试验结果表明,使用软钢阻尼器连接的三种截面形式的剪力墙整体工作性能及耗能能力良好,各试件的位移延性系数均在2.5以上,具有良好的变形能力,低轴压比下边缘约束构件形式不同其承载力大小不同,软钢阻尼器平面内工作性能良好,且先于墙体钢筋参与耗能,达到预期效果。     

基于并筋-灌浆波纹管连接的预制桥墩-盖梁节点抗震性能研究

为有效解决地铁高架车站中高配筋率桥墩与盖梁的装配连接问题,设计一种基于并筋-灌浆波纹管连接的桥墩-盖梁节点装配方案。按照1∶3的缩尺比,设计制作一个现浇试件和一个预制试件,来验证装配方案的可行性。通过拟静力加载试验,研究现浇试件和预制试件的承载能力、破坏模式和滞回特性。试验结果表明,预制试件的水平承载力与现浇试件的水平承载力基本一致;基于并筋-灌浆波纹管连接的桥墩-盖梁节点装配方案是可靠的;预制试件和现浇试件破坏形态均以弯曲破坏为主,预制试件破坏程度弱于现浇试件;预制试件的耗能能力和延性性能稍差,初始刚度较小。采用ABAQUS调用清华大学开发的PQ-Fiber子程序建立试件的有限元模型,模拟分析试件在往复荷载作用下的抗震性能,数值模拟结果与试验结果吻合较好。     

自复位装配式混凝土框架结构抗震性能试验研究

提出了一种采用新型连接节点构造的自复位装配式混凝土框架结构。设计并制作了两榀单层单跨框架结构试件,包括一榀现浇混凝土框架和一榀新型装配式混凝土框架。其中,对装配式混凝土框架结构进行了两次拟静力试验,第二次试验是在第一次试验完成后并更换结构的耗能钢筋进行的。试验结果表明：新型装配式混凝土框架结构的承载能力和耗能能力略低于现浇混凝土框架结构,但延性较现浇框架有较大提高,层间位移角超过1/50时,承载力仍无下降趋势;另外,装配式混凝土框架结构在第一次试验后的残余变形约为现浇框架结构的15%,构件损伤轻微,结构可以实现自主复位;装配式框架结构在第二次试验中的承载力较第一次试验略有下降,残余变形有所增大,仍然具有一定的自主复位能力,结构损伤仍较轻微,说明其经过简单地更换耗能钢筋就可以实现抗震能力的基本恢复。     

采用预应力筋进行RC桥墩地震损伤控制的试验研究

为评价采用预应力筋进行钢筋混凝土桥墩地震损伤控制的有效性,设计6个竖向配置无粘结预应力筋和1个无预应力筋的钢筋混凝土桥墩试件,并分别进行了固定轴力下的拟静力加载试验。详细对比各试件的抗震性能并重点关注试件混凝土开裂和残余位移等地震损伤情况。结果表明,在桥墩试件中配置竖向预应力筋可有效减少其裂缝宽度和残余位移,提高试件的承载力和抗弯刚度,但在一定程度上降低了试件的耗能能力;确保预应力筋不拉断或松弛是桥墩地震损伤控制设计的关键;增加预应力筋初始应力,可减少桥墩的裂缝宽度,减少试件的延性和耗能能力,但对试件的残余位移和刚度退化影响不明显;改变预应力筋的位置对桥墩裂缝宽度、残余位移、延性及耗能能力、刚度退化等均未产生明显影响。