灌浆波纹管连接节段拼装桥墩双向拟静力试验研究

作     者：江恒 

作者单位：福州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林友勤

授予年度：2017年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：节段拼装桥墩 灌浆波纹管连接 双向拟静力试验 OpenSees 抗震性能 极限承载能力 

摘      要：预制拼装桥墩由于施工效率高、安全、环保、降低成本等众多优点,在城市桥梁和海上桥梁施工中得到了越来越多的应用。预制拼装桥墩的抗震性能是当前研究的重点,也是其能够在高烈度地震区使用的关键问题。灌浆波纹管连接是一种简单易行的装配式墩连接方式,但对其抗震性能研究并不充分,特别是双向荷载作用下的抗震性能及相应的分析方法研究开展较少。因此,结合灌浆波纹管连接节段拼装桥墩双向拟静力试验和非线性有限元分析方法,探讨其在双向往复荷载作用下的滞回特性和破坏模式,并对不同设计参数的抗震性能影响规律和双向压弯作用下的极限承载能力计算方法进行研究,为相应的抗震设计及工程应用提供依据。主要工作如下:(1)开展了波纹管灌浆连接节段拼装桥墩的双向拟静力试验,研究了其滞回特性和破坏模式等,并比较分析了单、双向加载,节段拼装桥墩和整体现浇桥墩抗震性能的差异。(2)利用有限元软件OpenSees,采用纤维单元对所设计的4个桥墩试件进行单、双向拟静力试验进行数值模拟,并进行轴压比、纵筋配筋率、耗能钢筋、预应力钢筋、初始预应力等参数的影响分析。(3)初步推导了双向荷载作用下的灌浆波纹管连接节段拼装桥墩的极限承载能力计算公式,并进行了试验验证。主要结论如下:(1)灌浆波纹管连接节段拼装桥墩损伤过程、破坏模式与整体现浇桥墩总体上接近,均为弯曲破坏,但节段拼装墩在破坏时出现了纵向钢筋断裂;在双向水平荷载受力下,节段拼装试件有着明显的双向荷载耦合效应。相对于单向加载试件,双向加载的试件峰值荷载不仅大大降低,极限位移和屈服位移均明显降低,试件损伤也更为严重。(2)采用并联弹簧能较好地模拟波纹管灌浆连接节段拼装桥墩接缝的力学性。参数影响分析结果表明:增大轴压比、增大纵筋配筋率、添加耗能钢筋和添加预应力钢筋可显著地提高桥墩耗能能力和整体刚度,抗震性能明显改善。(3)推导出的双向压弯作用下两个方向的弯矩计算公式能够较为准确的校核节段拼装墩的极限承载能力。