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震致墩顶水平冲击作用下承插式桥墩动力响应研究

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震致墩顶水平冲击作用下承插式桥墩动力响应研究

作者：李滨宏中南大学

学位级别：硕士

随着桥梁装配式技术的发展,承插式桥墩在工程实践中存在了初步的应用。目前,对于承插式桥墩的抗震研究主要集中于其自身的抗震性能,然而在地震作用下,其还可能遭受震致墩顶水平冲击荷载的作用。地震导致的冲击作用具有持续时间短、瞬时... 详细信息

随着桥梁装配式技术的发展,承插式桥墩在工程实践中存在了初步的应用。目前,对于承插式桥墩的抗震研究主要集中于其自身的抗震性能,然而在地震作用下,其还可能遭受震致墩顶水平冲击荷载的作用。地震导致的冲击作用具有持续时间短、瞬时释放能量大和局部效应显著等特点,会对桥墩造成损伤或破坏,因此有必要探究承插式桥墩在震致墩顶水平冲击作用下的动力响应。本文从冲击试验以及有限元模拟两方面开展了此项研究,主要研究工作和成果如下:(1)对承插式构件和整体现浇构件开展了震致墩顶水平冲击对比试验,获得了两类构件在水平冲击作用下的冲击力、墩顶位移以及钢筋应变等动力响应。结果表明,在相同冲击作用下,承插式构件和整体现浇构件受冲击过程相似,冲击力特征值较为接近;但相比整体现浇桥墩而言,承插式桥墩墩顶位移略大,内力响应较小。(2)基于ANSYS/LS-DYNA,对承插式桥墩受冲击过程进行了有限元模拟,并探究了承插式桥墩的内力变化规律。结果表明,在冲击作用下承插式桥墩剪力时程曲线以及弯矩时程曲线均出现了剧烈振荡;由于构件惯性效应,剪力峰值和弯矩峰值向下传递具有滞后性,且桥墩内力分布与静载作用下存在明显差别。(3)分析了不同冲击参数对承插式桥墩动力响应的影响,探讨了合理表征冲击作用的参数。结果表明,采用单一冲击参数不能全面概括冲击作用对于桥墩动力响应的影响;而在组合冲击参数方面,相较于冲击动量,相同冲击能量下冲击质量-速度组合对承插式桥墩动力响应影响较小,因此采用冲击能量更能合理表征冲击作用对于结构的影响。(4)以配筋率、混凝土强度、承插深度以及接缝强度为研究对象,探究了各参数对于承插式桥墩动力响应的影响。结果表明,适当增大配筋率、混凝土强度、承插深度以及接缝强度能够有效提高承插式桥墩的抗冲击性能,减小桥墩整体损伤;且各参数的合理设计对于承插式桥墩损伤模式有着至关重要的影响。图85幅,表21个,参考文献104篇

关键词：承插式桥墩震致墩顶水平冲击作用试验研究动力响应有限元模拟

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CFRP加固的承插式桥墩抗震性能分析

中外公路 2023年第5期43卷 109-113页

作者：李谦吕文舒中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430050 中交水运规划设计院有限公司北京市100020

相比传统现浇混凝土墩,承插式预制拼装墩具有易于施工等优势,但在地震作用下更易损坏,为优化其抗震性能,采用CFRP加固法对承插式桥墩进行加固处理。该文基于既有试验,利用Abaqus软件建立三维有限元模型,分析承插式桥墩在轴压荷载与低周... 详细信息

相比传统现浇混凝土墩,承插式预制拼装墩具有易于施工等优势,但在地震作用下更易损坏,为优化其抗震性能,采用CFRP加固法对承插式桥墩进行加固处理。该文基于既有试验,利用Abaqus软件建立三维有限元模型,分析承插式桥墩在轴压荷载与低周往复荷载共同作用下的滞回性能及残余变形等抗震性能指标,并与箍筋加密后的试件进行对比分析。研究结果表明:CFRP布在加载位移等级较低时优势并不明显,而加载位移等级较高时,采用CFRP布加固试件的滞回性能、残余变形等均有较大幅度提升,CFRP可提高承插式桥墩的承载能力与变形能力,有利于桥墩震后的继续运营及震后整体修复。

关键词：承插式桥墩 CFRP布低周往复荷载抗震性能

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外置耗能角钢承插式桥墩滞回性能研究

中国水运 2021年第10期 158-160页

作者：赵奇山东建筑大学交通工程学院山东济南250101

为提高承插式桥墩的抗震性能,以单柱式桥墩为研究对象,利用ABAQUS建立有限元模型。在承插式桥墩柱底与承台连接处设置外置耗能角钢,与整体式桥墩、不设外置耗能角钢的承插式桥墩进行拟静力分析对比,从滞回曲线和骨架曲线两方面,分析结... 详细信息

为提高承插式桥墩的抗震性能,以单柱式桥墩为研究对象,利用ABAQUS建立有限元模型。在承插式桥墩柱底与承台连接处设置外置耗能角钢,与整体式桥墩、不设外置耗能角钢的承插式桥墩进行拟静力分析对比,从滞回曲线和骨架曲线两方面,分析结构的有效性和实用性。结果表明,外置角钢的承插式桥墩与整体式桥墩抗震性能基本一致,在桥墩柱底设置耗能角钢可以有效提高承插式桥墩的最大承载能力、刚度和耗能能力。

关键词：承插式桥墩滞回曲线耗能角钢有限元模型

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承插式预制桥墩在车辆撞击作用下的动力响应研究

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承插式预制桥墩在车辆撞击作用下的动力响应研究

作者：王龙龙北方工业大学

学位级别：硕士

近年来,桥梁预制拼装技术在桥梁工程上的应用越来越广,承插式预制桥墩以其施工工期短、现场作业少、对周围环境影响小等优点开始在桥梁工程下部结构中显示出强大的竞争力。同时交通的运输量在与日俱增,并且会时常发生车辆与桥梁的撞击事... 详细信息

近年来,桥梁预制拼装技术在桥梁工程上的应用越来越广,承插式预制桥墩以其施工工期短、现场作业少、对周围环境影响小等优点开始在桥梁工程下部结构中显示出强大的竞争力。同时交通的运输量在与日俱增,并且会时常发生车辆与桥梁的撞击事故,轻则桥梁损坏,造成交通堵塞,重则造成重大人员伤亡。因此,为减小车辆撞击作用对承插式预制桥墩的损伤,减小经济损失,需要对车辆撞击作用下承插式预制桥墩的动力响应及损伤机理等进行研究。1.根据国内外承插式预制桥墩的工程应用情况及研究现状,设计了承插式预制桥墩车辆撞击的模型试验,同时对灌浆料的力学性能进行了试验研究,得到了灌浆料的抗折强度、抗压强度、弹性模量及应力-应变关系。2.通过模型试验实测得到了不同插入深度的承插式预制桥墩试件在不同车速的模型车辆撞击作用下的桥墩加速度、撞击力及钢筋应变时程等动力响应,通过与整体式桥墩模型的对比,得到了承插式连接形式及承插深度对桥墩受车撞响应的影响。当模型车辆以速度v=26.67km/h撞击承插式预制桥墩时,0.6D承插式桥墩的预制墩柱在承插连接段被拔出,0.6D承插深度不可应用于实际的承插式预制桥墩。1.0D承插深度桥墩的最终破坏形态与整体式的基本相同,且在加速度响应、混凝土应变极值、钢筋应变极值增减趋势及幅值方面与整体式的基本相同,因此,在连接界面不做粗糙处理的情况下,承插式连接的最小承插深度可取为1.0D。3.采用ANSYS/LS-DYNA软件建立有限元数值分析模型,对实验工况进行模拟分析,将有限元分析得到的模拟结果与车辆撞击桥墩模型试验得到的试验结果进行对比分析,数值模拟的结果与试验结果吻合较好,可以有效反映车辆撞击承插式预制桥墩的动力响应。4.结合模型试验结果及试验工况数值模拟参数,根据承插式预制桥墩在实际工程的应用,建立实车撞击1.0D承插式预制桥墩的有限元分析模型,研究承插式预制桥墩的损伤状况以及撞击力响应等与车辆类型、车辆重量、撞击速度及轴压比的关系。研究表明,车辆类型为C2500型皮卡时,撞击力峰值大于F800型卡车。随着车辆质量、速度的增加及桥墩轴压比的增加,撞击力峰值均增加,但均不是线性增长,车辆速度对撞击力峰值的影响大于车辆质量的影响。

关键词：承插式桥墩车桥碰撞有限元仿真承插深度撞击力动力响应

基于抗氯盐型灌浆料的承插式预制桥墩的抗震性能研究

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黑龙江科学 2023年第14期14卷 64-67,71页

作者：宋林林赵连地谢尚志薛振山东交通学院济南250300 济南城建集团有限公司济南250031

为了满足高氯盐环境下承插式预制桥墩的耐久性需求,在灌浆连接部位采用抗氯盐型灌浆料,以改善桥墩根部的防腐性能,并对其抗震性能进行研究。参考实际工程结构,基于有限元软件ABAQUS建立了采用抗氯盐型灌浆料的承插式钢筋混凝土桥墩动力... 详细信息

为了满足高氯盐环境下承插式预制桥墩的耐久性需求,在灌浆连接部位采用抗氯盐型灌浆料,以改善桥墩根部的防腐性能,并对其抗震性能进行研究。参考实际工程结构,基于有限元软件ABAQUS建立了采用抗氯盐型灌浆料的承插式钢筋混凝土桥墩动力分析模型,对低周往复荷载下的破坏模式、滞回曲线及耗能等进行研究。结果表明,承插式桥墩受震破坏为预制构件连接处混凝土破坏,灌浆料局部发生轻微损坏,但并不会影响结构整体抗震性能。滞回曲线呈饱满的“梭形”,表明结构耗能稳定,该承插式桥墩抗震性能较好。

关键词：承插式桥墩灌浆料数值模拟结构抗震高氯盐

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承插式预制桥墩抗震性能研究综述

安徽建筑 2020年第10期27卷 59-61页

作者：丁世聪韩艳王江江黄志明北方工业大学土木工程学院北京100144

预制桥梁拼装技术的发展应用是未来桥梁建设的必然趋势。预制桥墩与基础承插式连接因施工工序简单、施工精度要求低等优点而具有广阔的应用前景。文章对目前国内外承插式预制桥墩抗震性能的研究现状进行了总结,归纳了相关的研究成果,提... 详细信息

预制桥梁拼装技术的发展应用是未来桥梁建设的必然趋势。预制桥墩与基础承插式连接因施工工序简单、施工精度要求低等优点而具有广阔的应用前景。文章对目前国内外承插式预制桥墩抗震性能的研究现状进行了总结,归纳了相关的研究成果,提出进一步的研究方向,以促进国内承插式预制桥墩的合理应用。

关键词：承插式桥墩预制拼装连接构造抗震性能

自复位承插式多节段预制桥墩抗震性能数值模拟

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土木工程学报 2020年第S02期53卷 301-308页

作者：钱辉叶晨阳李宗翱冯敬涛杨鑫郑州大学河南郑州450001 河南省第一建筑工程集团有限公司河南郑州450002

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... 详细信息

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。

关键词：功能可恢复结构预制桥墩承插式桥墩多节段桥墩数值模拟

自复位承插式多节段预制桥墩抗震性能理论分析

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地震工程与工程振动 2021年第1期41卷 35-43页

作者：钱辉叶晨阳李宗翱冯敬涛杨鑫郑州大学土木工程学院河南郑州450001 河南省第一建筑工程集团有限公司河南郑州450002

为了解决现有预制桥墩施工难度大、腐蚀风险高、震后可恢复性能不足的问题,基于承插式桥墩与多节段桥墩的技术优点,提出了一种新型自复位承插式多节段预制桥墩(RSSPP),使用了高耐久性的BFRP筋和2304不锈钢钢筋,既能够充分发挥承插式节... 详细信息

为了解决现有预制桥墩施工难度大、腐蚀风险高、震后可恢复性能不足的问题,基于承插式桥墩与多节段桥墩的技术优点,提出了一种新型自复位承插式多节段预制桥墩(RSSPP),使用了高耐久性的BFRP筋和2304不锈钢钢筋,既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。将新型RSSPP桥墩体系分为节段承重部分、后张预应力部分和耗能钢筋部分,从抗弯性能、抗剪性能、抗开合与抗倾覆性能的角度分析了桥墩力学性能,提出了承载力的简化计算方法,将理论计算与数值模拟进行对比,结果表明:数据吻合较好,验证了理论分析过程的合理性,并进一步提出了RSSPP桥墩耗能钢筋和预应力筋配筋计算公式。

关键词：功能可恢复结构预制桥墩承插式桥墩多节段桥墩理论分析

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承插式带抗剪环钢管混凝土桥墩抗震性能研究

武汉大学学报（工学版） 2021年第9期54卷 820-827页

作者：朱海清吴艳丽武汉工程大学土木工程与建筑学院湖北武汉430073 黄河交通学院交通工程学院河南武陟454950

对比了2种不同宽度抗剪环钢管混凝土(concrete-filled steel tube,CFST)桥墩和不设抗剪环的CFST桥墩的拟静力试验行为和结果,利用有限元仿真方法研究了多种不同宽度抗剪环CFST桥墩的抗侧向力性能。结果表明,承插式带抗剪环的这种新型CFS... 详细信息

对比了2种不同宽度抗剪环钢管混凝土(concrete-filled steel tube,CFST)桥墩和不设抗剪环的CFST桥墩的拟静力试验行为和结果,利用有限元仿真方法研究了多种不同宽度抗剪环CFST桥墩的抗侧向力性能。结果表明,承插式带抗剪环的这种新型CFST桥墩在轴压力和低周循环荷载作用下的整体性和抗震性能良好,具体表现为:加载后接触区域无明显混凝土与钢管脱空问题;抗剪环能有效提高该新型CFST桥墩的位移延性和抗侧向承载力;抗剪环对该新型CFST桥墩的初始刚度和屈服位移无明显影响;该新型CFST桥墩的抗弯承载力随抗剪环宽度的增加而增加,但轴压力增大到足够大时,这种趋势减弱甚至无影响。最后推导了抗剪环的建议宽度,可指导该新型CFST桥墩的抗震设计,促进装配式桥墩的广泛应用。

关键词：桥梁工程承插式桥墩钢管混凝土桥墩抗剪环抗震性能