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.     

基于Copula函数的预应力钢筋节点连接的装配式双柱混凝土桥墩主要失效模式分析

目的研究地震作用下装配式双柱混凝土桥墩的主要失效模式,以提高其抗震性能.方法利用ABAQUS有限元软件对装配式双柱混凝土桥墩建立有限元模型.通过随机样本点,得到不同的功能函数,对比直方图的特征分析功能函数.对现浇桥墩和装配式双柱混凝土桥墩进行拟合以及对比分析,然后利用支持向量机法SVM计算桥墩失效概率.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,通过采用Copula二元分布函数考虑桥墩构件的相关性,得到现浇桥墩的失效概率为8.754×10~(-6),装配式桥墩的失效概率为3.513×10~(-7).结论装配式混凝土桥墩的失效模式多以应力-刚度为主,应力失效和刚度集中使得桥墩过早失效.同时预应力钢筋的存在也降低了桥墩的失效概率,大大提高了桥墩的抗震性能.     

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.     

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。     

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.     

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.     

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...     

不同连接构造的装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

试验研究了2种不同连接构造的装配式混凝土剪力墙抗震性能,第一种为钢筋浆锚搭接干式连接节点,第二种则在第一种基础上进行构造变化,边缘构件局部现浇,墙肢中部仍然采用钢筋浆锚搭接连接,形成干、湿混合连接节点.分别制作1片干式连接节点、1片混合连接节点足尺试件进行低周反复荷载加载试验,并与同条件现浇试件进行对比.试验结果表明,在承载力、刚度、位移延性及耗能能力等方面,2种装配式试件均与现浇试件相当,其抗震能力可认为与现浇等同.同时,混合连接节点试件虽在耗能方面稍优于干式连接节点试件,但优势并不明显,且考虑到其施工工艺复杂,现浇混凝土浇筑质量较难得到保障,易对节点抗震性能产生明显不良影响,故不建议采用.     

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.     

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.     

采用混合体系的预制拼装桥墩抗震性能分析

为提升预制拼装桥墩在地震作用下的延性和耗能能力,构思一种结合整体现浇桥墩与预应力节段拼装桥墩体系的混合体系预制拼装桥墩。介绍混合体系预制拼装桥墩的设计思路、构造和力学行为特征,分析其三水准性能目标。建立桥墩的三维实体有限元分析模型,并通过参照试验结果进行验证。从混凝土应变、预应力行为、滞回特性和接缝开合等角度,分析不同形式桥墩在循环荷载下的抗震性能。选取底部节段高度、初始预应力水平、预应力布置方式等关键设计参数,探讨其对混合体系拼装桥墩和预应力拼装桥墩抗震性能的影响规律。研究结果表明:混合体系预制拼装桥墩与预应力拼装桥墩相比,可同时利用接缝非线性行为和底部塑性铰机制来抵抗地震作用,其初始弹性刚度和水平承载力更大,具有更强的延性和耗能能力;混合体系预制拼装桥墩底部节段的长细比大于1.2时,随着长细比的增大,位移延性降低,残余位移增大;初始预应力水平对2种桥墩水平承载力、位移延性、初始弹性刚度等的影响有差异,对于混合体系预制拼装桥墩,40%的初始预应力水平较为合适;混合体系预制拼装桥墩的预应力束在截面边缘布置可减小接缝位置混凝土的损伤,同时可有效提高桥墩的水平承载力。研究结论可为预制拼装桥墩的抗震设计和性能优化提供参考。     

新型预应力装配整体式混凝土框架施工的研究

本文所研究的新型预应力梁柱连接形式一非对称混合连接(简称UNSH连接)主要应用于装配式混凝土框架结构,一方面采用后张有粘结预应力筋将预制梁、柱拼装在一起,另一方面在梁叠合层现浇混凝土内设置连续普通钢筋。预应力筋在设防烈度地震作用下保持弹性.结构塑性变形主要产生在梁柱接缝。后张直线预应力筋既起连接预制构件的作用,又起到承受梁端弯矩的作用,还能在结构变形时产生恢复力;而普通钢筋除了提供梁截面抗弯以外,还在地震作用下通过反复拉压屈服耗散能量。UNSH连接体系施工方便快捷,抗震性能理想,有利于实现梁铰耗能机制,结构恢复性能优越,残余变形小。地震作用下节点核心区破坏极小,损伤主要集中于梁柱连接,易于评估和维修。     

螺旋箍筋约束波纹管浆锚装配式剪力墙的抗震性能

为综合评价矩形螺旋箍筋约束波纹管浆锚连接的装配式混凝土剪力墙的抗震性能,对该剪力墙足尺试件进行了低周反复荷载试验,并与现浇试件进行对比.结果表明:矩形螺旋箍筋约束波纹管浆锚连接试件的破坏形态与现浇试件基本相同;由于水平拼缝的存在,两种试件的受力全过程的表现形式并不一致;两种试件的滞回曲线均较饱满,骨架曲线走势基本一致,耗能能力接近;两种试件的极限位移角分别为1/49和1/45,位移延性系数均为4.0,满足延性要求;相比现浇试件,矩形螺旋箍筋约束波纹管浆锚连接试件各阶段的承载力有所降低.若水平拼缝采用合理构造,装配式混凝土剪力墙结构可以达到与现浇结构相当的延性、承载能力以及抗震耗能能力.     

局部后张预应力装配式混凝土框架梁柱节点抗震试验研究

为进一步提高装配式混凝土框架的现场装配效率,提出了一种新型干湿混合式局部后张预应力装配式混凝土框架节点.在施工阶段,采用梁端局部后张预应力的干式连接形成无楼板的可承力框架结构,从而实现逐跨和立体交叉装配施工.在使用阶段,通过预制梁和预制板顶部后浇混凝土面层的湿式连接,形成干湿混合式连接的有楼板装配整体式框架结构.开展了4个预制和1个现浇足尺试件的低周反复荷载试验,对新型节点及可能影响节点性能的相关构造包括弧形预应力筋类型、预应力筋和叠合层纵筋的黏结方式、叠合层纵筋预留孔道内灌浆料类型进行了研究分析.试验结果表明:新型节点为梁端塑性铰破坏,满足强柱弱梁的设计原则;试验强度与理论值相符,具有较好的安全储备;与现浇节点相比,其极限变形能力较强,延性相当,因钢筋滑移的影响耗能较弱.     

承插式预制装配式与现浇整体桥墩受力对比分析

文章结合山东省京台改扩建高速公路泰安—枣庄第三合同段的预制装配式桥梁工程,采用有限元软件ANSYS模拟实际的架梁过程,对采用承插式预制装配式桥墩和现浇施工桥墩的受力性能进行分析研究,并与现场实际监测数据进行对比,分析中考虑实际结构尺寸、配筋率等变量对计算结果的影响,研究结果表明,采用承插式连接的装配式桥墩受力性能与现浇桥墩受力性能相近。     

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～C4...     

一种装配整体式混凝土剪力墙的抗震性能试验

为提高装配整体式混凝土剪力墙水平接缝连接的安全性及施工便捷性,提出一种配有X型斜筋的新型水平后浇接缝的连接方法.设计3片预制剪力墙试件进行拟静力试验,研究后浇接缝高度的不同对预制试件抗震性能的影响规律,并与现浇试件进行对比.结果表明:预制试件的破坏形态与现浇试件相似,承载力略低于现浇试件.试件PC-1具有较好的变形能力和延性,能够满足抗震要求,试件PC-2和试件PC-3变形能力和延性低于现浇试件.墙体底部后浇接缝高度对抗震性能有一定的影响,装配整体式混凝土剪力墙水平接缝采用合理的连接方法,可以获得和现浇墙体基本相当的抗震性能.     

预制混凝土梁柱节点试验及框架受力性能分析

提出了一种预制装配式混凝土梁柱节点采用I字型钢连接的节点方式,并进行了该节点在低周反复荷载作用下的试验.针对型钢连接的特征,提出了一种简化的等效十字连接方式用以模拟该节点.结合试验结果以及二维空间撒点,进行了简化节点的等效混凝土弹性模量以及钢筋屈服强度等关键参数的识别,从而可通过数值分析获得预制装配式节点的滞回曲线.根据预制装配式节点的连接方式形成框架结构,同时根据梁柱的配筋形成了现浇框架结构,采用Pushover分析了2种框架的承载力和刚度.利用简化的节点数值模拟滞回曲线进行了预制装配式框架结构在地震动作用下结构整体的受力非线性全过程分析.试验结果表明,该连接方式滞回环较饱满,节点抗震性能良好;数值分析结果表明采用型钢连接节点的预制装配式框架结构与同样梁柱配筋的现浇结构相比承载力和刚度有所提高,此装配式框架结构可满足我国抗震规范对于框架结构在弹性以及弹塑性阶段侧移限值的要求.     

变预应力度装配式管柱抗震性能试验

进行了5根高强混凝土装配式管柱在0.15轴压比下的拟静力试验,研究配筋形式、预应力度对管柱抗震性能的影响.其中2个为配置12根预应力钢棒的试件,3个为同时配置6根预应力钢棒和6根HRB400级钢筋的混合配筋试件,5根管柱均通过装配式柱脚与承台连接.试验得到试件破坏形态、滞回曲线、承载能力、刚度变化、耗能能力等.结果表明:预应力度较小的混合配筋试件裂缝开展充分,滞回环较仅配置预应力钢棒的试件饱满;至试件破坏,装配式柱脚均未发生较大变形或锚栓破坏,满足正常使用要求.在此基础上,修正混凝土结构设计规范中关于混凝土环形截面抗弯承载力计算公式,建立了适用于高强混凝土混合配筋管柱正截面抗弯承载力计算公式.     

装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为了使装配式剪力墙在水平拼缝处得到可靠连接,引入扣接封闭箍筋,分别对1个装配式剪力墙试件和1个现浇剪力墙试件进行低周反复荷载加载试验,并分析两试件的强度、刚度、位移延性及耗能能力等抗震性能指标。结果表明:扣接封闭箍筋可以限制约束区混凝土的横向变形,对波纹管浆锚搭接钢筋形成较好约束,并改善纵筋间的间接搭接性能;与现浇剪力墙试件相比,装配式剪力墙试件的延性和耗能能力相当,但承载能力有较大提高。