采用榫卯剪力键的预应力装配式双柱桥墩拟静力分析

目的探究地震的作用下预应力钢筋混凝土装配式双柱桥墩的力学性能及影响因素,分析钢筋混凝土双柱式桥墩的节点破坏机理.方法基于ABAQUS有限元软件进行装配式双柱桥墩结构的非线性数值模拟,分别依托实际工程设计整体现浇模型和采用剪力键的装配式双柱桥墩模型,研究结构在低周往复位移荷载作用下的抗震性能和桥墩节点处的破坏形式.结果预应力双柱墩与现浇模型破坏接近,破坏的损伤均集中在桥墩塑性铰处,现浇墩极限荷载为212.9 k N,预应力双柱墩极限荷载为245.1 k N,但预应力钢筋在混凝土达到屈服后,拥有较好的自复位性能,减小残余位移;榫卯剪力键较好地阻止了在荷载作用下的剪切滑移,使桥墩在受力方面存在冗余度和足够的抗侧刚度.结论榫卯剪力键可以提高装配式双柱桥墩的承载能力和整体性能,对装配式双柱桥墩的工程应用提供参考.     

预应力连接型装配式混凝土桥墩受力性能研究

为了探究地震作用下,不同连接形式对混凝土桥墩抗震性能的影响,设计了预应力连接型装配式混凝土桥墩与整体现浇桥墩两种连接形式的桥墩,分析预制拼装双柱桥墩节点的失效机理。对预应力连接型式装配式混凝土桥墩与现浇桥墩采用拟静力试验方法,观察、记录试件的受力变形、破坏现象,分析两种桥墩的抗震性能。通过对桥墩承载能力、位移变形、耗能等方面的对比可得,预应力连接型式的装配式混凝土试件与整体现浇桥墩的试验现象基本一致,装配式桥墩屈服位移略大,装配式桥墩较整体现浇桥墩最大承载力降低11.6%,极限位移减小11.33 mm,延性系数减小2.1 mm,初始刚度减小1.83 kN/mm。传统的现浇桥墩最大残余位移为53.52 mm,约是装配式桥墩最大残余位移的4.8倍。综合试验结果来看,在同样的设计参数情况下,装配式桥墩基本能够达到现浇桥墩所要求的各项性能,可对工程实际施工起到指导作用。     

基于核密度估计的干接缝装配式桥墩概率性地震损伤特性分析

为研究装配式桥墩的地震损伤特性,建立了干接缝拼装桥墩的纤维模型,以150条近场地震动为激励,开展了不同混凝土强度、初始预应力水平及节段个数的预制拼装桥墩增量动力分析,并采用核密度估计法获得了拼装桥墩和同尺寸现浇桥墩的地震易损性曲线.结果表明,相较于现浇桥墩,拼装桥墩各级损伤状态的超越概率更大.当混凝土强度在C30～C45范围内变化时,提高强度可降低拼装桥墩发生轻微、中等及严重损伤的概率;鉴于高强混凝土的脆性特性,混凝土强度超过C50时则会增大桥墩完全破坏的概率.当初始预应力水平为30％～50％时,提高预应力对轻微及中等损伤的发生概率影响不大,但会增加桥墩严重损伤及完全破坏的概率.当节段个数在2～8范围内变化时,对桥墩各级损伤状态超越概率的影响不明显.     

基于ABAQUS的预制装配式框架结构新型梁柱节点研究

针对预制装配式框架结构,提出一种新型梁柱节点连接方式。采用非线性有限元分析软件ABAQUS建立现浇与新型梁柱节点对比模型,混凝土采用塑性损伤模型、钢筋采用双折线模型,通过混合位移加载方式模拟节点在低周反复荷载作用下的抗震性能。结果表明:新型梁柱节点与现浇节点具有相似耗能能力、破坏机理和破坏形态,且新型梁柱节点承载能力明显优于现浇节点。因此新型梁柱节点的抗震性能更优,可应用到预制装配式框架结构中。     

预应力增强的芯管连接组合柱抗震性能试验

针对预制钢管-混凝土组合柱的连接可靠性问题,提出了预应力增强的芯管连接方案,其采用锚入柱预埋钢管内部的Q420高强芯管连接,并通过结构通高设置的后张无黏结预应力筋进行压接增强. 为探讨该新型连接组合结构柱的抗震性能,对1个现浇对比试件和3个采用不同规格芯管连接的装配式试件进行低周反复水平荷载试验,通过对比各试件的破坏形态、滞回曲线与骨架曲线、承载力、刚度、位移延性等,综合评价其抗震性能. 基于试验结果,开展了芯管直径及壁厚、芯管长度、连接盖板厚度、预应力筋张拉控制应力等有限元参数分析. 试验及参数分析结果表明,装配式试件总体上可实现“等同现浇”的抗震性能,但应考虑刚度提高导致结构地震力效应增大的不利影响;随着芯管截面规格的增大,其承载力、刚度及延性性能逐渐提高,采用D152 mm×16 mm芯管的装配式试件为推荐方案;芯管连接件截面积相当时,建议选用惯性矩更大的截面,黏结长度可按3倍直径设计,连接盖板厚度可按构造确定;对于本次设计试件,预应力筋张拉控制应力建议在0.3~0.6倍预应力筋屈服强度标准值范围内确定.     

单节段装配式桥墩抗震性能试验研究

与传统整体现浇桥墩相比,装配式桥墩具有工期短、环境影响小、施工质量高等优点.装配式钢筋混凝土桥墩的抗震性能是其设计时需要考虑的关键问题之一.试验设计了一组现浇式及两组装配式桥墩试件,采用拟静力试验方法从破坏形式、水平承载力、位移延性与累积耗能等方面研究其抗震性能.试验结果表明:与整体现浇式桥墩相比,装配式桥墩的水平承载力与前者接近,位移延性与累积耗能能力稍差,残余位移偏大;钢套筒连接装配式桥墩的位移延性与累积耗能能力优于金属波纹管连接装配式桥墩.     

方钢管约束混凝土桥墩拟静力试验

为研究不同约束形式及混凝土墩身与承台间的连接构造对桥墩试件的抗震性能和各项指标的影响规律，设计1根采用混合接头连接的装配式方钢管约束混凝土桥墩试件（SYP-GT4试件）、1根方钢管约束的整体现浇混凝土桥墩试件（SYZ试件）和1根方形截面的整体现浇混凝土桥墩试件（SFZ试件）。在桥墩墩帽处采用位移加载方式完成构件的拟静力试验，观察试件的破坏过程以及破坏模式，分析了桥墩的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、荷载-位移骨架曲线、延性、耗能等特征参数。结果表明，3根混凝土桥墩试件的破坏形态基本一致，二者均为整体压弯破坏模式。SYZ试件与SFZ试件相比，水平峰值荷载提高了46.5%，滞回耗能能力更优，均有很好的延性性能，表明方钢管约束的整体式桥墩抗震性能优于现浇混凝土桥墩；SYP-GT4试件与SYZ试件相比，水平峰值荷载数值相接近，位移延性系数提高了24.1%，残余位移小，变形恢复能力较优，滞回曲线呈现更饱满的梭形，无明显捏缩，连接构造对强度和刚度退化的影响较小，两者抗震性能接近。     

半装配式框架-剪力墙结构抗震性能试验

为综合评价现浇剪力墙预制框架半装配式框架-剪力墙结构的抗震性能,设计制作了2榀1∶2的2层2跨混凝土框架-剪力墙结构模型试件,并对其进行了低周反复荷载试验.对比研究了这2榀试件的破坏机制、破坏过程、滞回性能、位移延性和耗能能力等抗震特性.试验结果表明,半装配试件与现浇试件具有相近的开裂位移、裂缝开展形态、破坏模式、耗能能力和侧向承载能力,但半装配试件的延性略低,在不同承载状态下的水平荷载也略低.现浇剪力墙预制框架半装配式框架-剪力墙结构的整体性较好,在地震中具有可靠的抗倒塌能力.     

装配式混凝土框架剪力墙结构低周往复加载分析

目的研究装配式混凝土框架-剪力墙结构的整体受力性能,为其工程设计提供数据参考.方法以一榀三层三跨混凝土框架-剪力墙为计算模型,采用通用有限元软件ABAQUS分别对装配式结构和现浇结构进行低周往复加载计算.结果装配式结构的承载力要低于现浇结构,刚度退化过程中装配式结构的侧向刚度小于现浇结构,装配式结构加载后期耗能要小于现浇结构,但装配式结构的延性要优于现浇结构.结论装配式结构的破坏模式与现浇结构有一定区别,设计时应在薄弱部位采取相应的构造措施予以保证.     

装配式墙与梁平面内连接节点抗震性能

目的研究装配式墙梁平面内梁端节点在反复加载时的抗震性能,为预制装配式混凝土节点的实际工程应用提供依据.方法设计了2个装配式剪力墙与梁平面内连接试件和1个现浇剪力墙与梁平面内连接试件,对试件进行拟静力实验,对比两种节点在低周往复加载形式下的破坏模式.结果各个试件的开裂、屈服、破坏过程基本相同.与现浇试件相比较,由于装配式试件在制作时在新老混凝土结合面未做特殊处理,导致装配式试件的各阶段承载力略小于现浇试件.与现浇试件相比较,两个装配式试件的位移延性系数均比现浇试件小,但相差均不超过11%.结论按照现浇试件配筋及尺寸制作的装配式试件能够达到与现浇试件相近的承载力、延性以及抗震耗能能力.     

二层二跨预制装配式和现浇混凝土框架消能减震框架结构抗震性能对比

为研究现浇和预制装配式混凝土扇形铅黏弹性阻尼减震框架抗震性能的差异性,对二层二跨预制装配式和现浇混凝土框架扇形铅黏弹性阻尼减震框架结构进行了低周反复加载试验,对比研究了两者的破坏模式、滞回耗能性能、承载能力、位移延性、强度退化、刚度退化等.结果表明:扇形铅黏弹性阻尼器在预制和现浇试验模型发挥的作用各有不同;预制构件节点位移较大,在后期阻尼器能减缓和控制节点核心区裂缝开展,保护节点;究现浇和预制装配式混凝土减震框架滞回曲线饱满,节点塑性变形能力强,刚度和强度退化曲线也较为平缓,提高节点抗震能力.     

具有复位功能的钢管混凝土桥墩抗震及恢复性能研究

目的 探究具有自复位功能的钢管混凝土桥墩在不同基础连接形式、施加预应力大小等参数下的抗震和恢复性能.方法 在保持径厚比、长细比等设计参数不变的情况下,通过改变预应力大小及连接方式,建立14个具有不同程度自复位功能的钢管混凝土桥墩有限元模型,并在轴力与水平往复荷载下进行弹塑性分析,探究了桥墩的最大承载力、残余位移、延性等...     

摇摆-自复位桥墩抗震性能数值建模方法研究

为研究摇摆-自复位(Rocking Self-Centering,RSC)桥墩的抗震性能并为此类结构的抗震数值分析提供依据,基于OpenSees的纤维梁柱单元讨论了RSC桥墩地震反应的数值建模方法.通过对摇摆接缝处分别采用只受压不受拉的零长度弹性弹簧(模型1),零长度截面转动弹簧+只受压不受拉的混凝土本构模型(模型2),零长度截面转动弹簧+只受压不受拉弹性本构模型(模型3),建立了RSC桥墩3种不同的抗震数值分析模型.结合其他学者完成的4个悬臂式单柱墩和1个双柱墩的拟静力加载试验结果,以各RSC桥墩的滞回曲线、接缝处受压区高度、预应力筋应力和摇摆变形比例等为依据,讨论了各模型的模拟精度.结果表明:模型1和模型3对试件滞回曲线、试件初始刚度、接缝处受压区高度、预应力筋应力、摇摆变形比例等的模拟结果均与试验结果吻合较好.模型2模拟得到的试件初始刚度和预应力筋应力偏大,接缝处受压区高度小于试验结果.在此基础上,对3种数值模型进行了动力时程分析,各模型模拟得到的墩顶位移时程曲线、墩底最大剪力等基本一致.最终建议以模型1或模型3的建模方法模拟摇摆-自复位桥墩的抗震性能.     

采用套筒连接的预制桥墩抗震性能试验研究

通过对套筒预埋位置不同的预制立柱试件进行拟静力试验,并与现浇立柱作对比,研究灌浆套筒连接预制拼装桥墩的抗震性能.分析比较了此类构造下混凝土桥墩的损伤部位、损伤发展过程和最终破坏形态,并定量地从滞回曲线、骨架曲线、刚度、延性、耗能等方面详细分析了试件的抗震性能.结果表明:不同预埋位置灌浆套筒的预制试件在损伤形式和塑性铰形成上有所不同,但试件抗震性能总体相近;预制试件损伤均小于现浇试件,且主要集中在接缝处;预制试件各项性能参数不弱于现浇试件,合理设计下可满足预期的抗震要求.     

低周反复荷载下预压装配式预应力混凝土框架抗震性能试验研究

文章通过对一榀预压装配式预应力混凝土框架在低周反复荷载作用下的试验,深入研究了预压装配式预应力混凝土框架的裂缝分布、破坏形态、滞回曲线及位移延性等抗震性能。研究结果表明,预压装配式预应力混凝土框架具有良好的抗震性能。     

填充墙对装配式混凝土联肢剪力墙抗震性能的影响

制作了1个无填充墙的现浇混凝土联肢剪力墙试件和1个带填充墙的装配式混凝土联肢剪力墙试件,对两个试件进行低周反复荷载试验。通过观察各模型的破坏形态并对比分析它们的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性及耗能能力等,综合评价填充墙对装配式联肢剪力墙抗震性能的影响。结果表明:现浇混凝土联肢剪力墙试件的破坏形态为连梁部位的剪切破坏和墙肢部位的弯剪破坏,而带填充墙的装配式混凝土联肢剪力墙试件的破坏形态则为墙肢部位及填充墙部位的剪切破坏;带填充墙的装配式混凝土联肢剪力墙试件的刚度、承载力和耗能能力均高于无填充墙的现浇混凝土联肢剪力墙试件,其延性稍差于现浇混凝土联肢剪力墙试件。基于本次试验结果,建议在装配式混凝土联肢剪力墙结构设计中,应适当考虑填充墙对主体结构承载力与刚度性能的影响。     

采用装配式滑支板式楼梯的RC框架结构抗震性能

基于ABAQUS对楼梯建立有限元模型,通过与试验楼梯的对比验证数值模型的适用性;用该基础模型分别对采用现浇抗式板式楼梯和装配式滑动支撑板式楼梯的钢筋混凝土(RC)高层框架结构模型进行时程分析,从位移响应、塑性损伤发展及地震响应的角度研究各方式对结构抗震性能的影响,比较了多高层结构滑支楼梯的抗震性能。结果表明:带现浇抗式连接楼梯的框架结构位移响应大,扭转效应加剧,应力更加集中,地震作用增大,结构损伤严重,更易发生受拉及受压破坏;带装配式滑动支座楼梯的框架结构位移较小,应力分布较均匀,构件损伤较小,能作为安全通道在震后得以保留,在位移响应、应力损伤及地震响应多方面的效果均优于带现浇抗式连接的框架结构;带滑动支座的高层相较于多层在整体应力、塑性发展、损伤范围及程度上均更严重,滑动效果表现更好。     

套筒连接的预制拼装桥墩抗剪性能试验

为了探究采用灌浆套筒连接预制拼装桥墩的抗剪性能和影响因素,对拼接缝位置、截面中心增设无黏结预应力筋、拼接面增设剪力键齿的预制拼装桥墩试件及现浇混凝土桥墩试件进行了拟静力试验.分析比较了试件的损伤发展过程和最终的破坏模式.从滞回曲线、极限剪切承载力、变形等方面探讨了试件的抗剪性能,并与现浇混凝土试件的抗剪性能进行了比较.试验结果表明,采用灌浆套筒连接构造的预制拼装桥墩主要表现为弯剪破坏模式,变形能力和耗能能力良好,且与现浇试件抗剪性能相近.截面中心增设无黏结预应力筋的试件,可提高抗剪承载力,并降低了残余变形.     

装配式隔震节点的试验研究与分析

提出一种适用于装配式钢筋混凝土隔震结构的新型装配式隔震梁柱节点,对两尺寸和配筋完全相同的现浇式节点和装配式节点进行了低周反复荷载作用下的试验对比研究.基于ABAQUS有限元分析软件对试件建立了精细化有限元分析模型,对比了试验数据和有限元分析结果.结果表明,装配式隔震节点具有跟现浇节点相近的抗震性能.     

钢纤维混凝土桥墩抗震性能数值模拟与试验对比

基于纤维模型的有限元分析技术,采用考虑钢纤维影响的混凝土材料模型和考虑黏结-滑移效应的钢筋材料模型,建立了在反复荷载作用下普通混凝土和钢纤维增强混凝土桥墩的非线性有限元模型.采用数值分析方法得到钢纤维体积分数、配箍率和钢纤维混凝土区高度对钢纤维混凝土桥墩模型滞回曲线、骨架曲线和延性性能等抗震能力的影响规律,并与试验结果进行了对比.结果表明:数值模拟与拟静力试验结果基本一致,呈现出相似的规律性;钢纤维可部分代替箍筋的抗震作用,在一定范围内随着钢纤维体积分数的增加,桥墩试件的抗震性能增强;在桥墩局部采用钢纤维混凝土,可达到与整体采用钢纤维混凝土相近的抗震能力.