灌浆金属波纹管连接预制拼装立柱抗震性能试验研究北大核心

随着桥梁预制拼装施工技术的推广,预制拼装桥梁立柱的连接构造和抗震性能等相关问题的研究受到广泛关注。以实际工程为背景,针对采用灌浆金属波纹管新型联接构造的预制拼装立柱进行抗震性能拟静力试验研究,制作2个缩尺比为1:3的试验试件模型,进行了整体现浇桥墩和灌浆金属波纹管连接预制拼装桥墩拟静力循环加载试验。对试验试件的损伤状态、位移延性、残余变形和等效黏滞阻尼比等性能指标进行描述,并与整体现浇混凝土桥墩进行比较和讨论。试验研究结果表明,采用灌浆金属波纹管联接的预制拼装立柱损伤主要集中在柱底接缝处及塑性铰区域处,该类预制立柱具有与传统现浇钢筋混凝土桥墩相近的抗震性能。     

预制拼装桥墩地震易损性分析

为研究灌浆波纹管连接和带榫头的灌浆波纹管连接两种预制拼装桥墩的抗震性能并对其在地震作用下的易损性进行评估,根据预制拼装桥墩墩底接缝的特点,通过拟静力试验研究,以墩顶漂移率为损伤指标,对其不同的损伤破坏状态进行描述,并确定了对应不同破坏等级的损伤量化指标限值Dcr、Dcy、Dcm和Dcu。采用有限元软件对现浇及预制拼装桥墩进行不同地震作用下的时程分析并建立概率地震需求模型,对其易损性进行评估,并通过改变轴压比、纵筋配筋率,来进一步研究这些参数对预制拼装桥墩易损性的影响。结果表明：虽然预制拼装桥墩与现浇桥墩大部分的破坏形式都为弯曲破坏,但是损伤状态因为接缝而存在差异;采用波纹管连接的预制拼装桥墩与现浇桥墩的地震易损性差别不大,抗震性能基本一致;有榫头构造的预制拼装桥墩在各级地震作用下发生四种损伤破坏的概率最低,这种构造形式的抗震性能优于平面接缝的预制拼装桥墩;轴压比、纵筋配筋率这两种参数对桥墩的易损性影响较大,随着轴压比的增大或配筋率的减小,桥墩的损伤概率增大。     

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。     

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。     

预应力筋类型对节段拼装桥墩抗震性能的影响

为研究不同预应力筋类型对节段拼装桥墩抗震性能的影响,分别以采用预应力钢绞线连接和预应力高强螺纹钢连接的预制拼装桥墩为对象进行拟静力试验。对比分析各试验试件的损伤状态和漂移比、位移延性、残余变形、等效黏滞阻尼比和等效刚度等抗震性能指标。试验结果表明:与预应力钢绞线连接桥墩的比较表明,高强螺纹钢连接的预制桥墩具有较大的耗能能力,但残余变形也较大;两者的位移延性变形能力相近,均可用于地震危险区预制拼装桥墩的施工。从便于施工和较好耐久性的角度看,高强螺纹钢连接构造更宜用于预制拼装桥墩的建造。     

不同拼接构造的装配式圆柱墩偏压性能试验

既有的试验研究表明采用CFST凸榫-灌浆套筒混合连接的装配式圆柱墩的抗震性能优于整体现浇桥墩,但目前涉及这类拼装桥墩的偏压性能试验研究较为少见。进行了采用混合连接、灌浆套筒连接、CFST凸榫连接的拼装桥墩和整体现浇桥墩的大、小偏压性能试验,对不同类型桥墩的损伤机理和破坏模式进行比较分析,并采用JTG 3362—2018规范对试件的受压承载力进行计算,结果表明：采用混合连接桥墩的破坏模式和损伤过程与整体式桥墩在总体上是相近的,均为在小偏压状态下表现为受压侧混凝土压碎破坏,在大偏压状态下表现为受拉侧钢筋屈服破坏;相对于整体现浇试件,在大、小偏压荷载作用下,混合连接试件的承载力分别提高了6%和2%、灌浆套筒连接试件的承载力分别下降了6%和提高了8%、CFST凸榫连接试件的承载力分别下降了20%和27%;与其他类型拼装桥墩试件不同,采用混合连接的拼装桥墩试件的实测承载力均大于JTG 3362—2018规范的计算结果。     

隧道内部预制装配式柱基节点有限元分析

近年来,大直径盾构隧道双层车道结构在公路隧道领域得到快速发展,其内部双层车道结构的施工也逐渐向全预制化方向发展。以在建的上海市诸光路隧道为背景,对其内部立柱-基座预制节点进行研究。通过ABAQUS有限元软件,对整体现浇、灌浆套筒连接、灌浆波纹管连接三种试件进行了三维精细化有限元分析,分析结果表明:预制灌浆套筒和灌浆波纹管连接节点试件承载力与整体现浇试件相同;灌浆波纹管连接试件与整体现浇试件在柱底出现塑性铰;灌浆套筒连接试件除在柱底出现塑性铰外,套筒上方钢筋应力和混凝土损伤也较大。     

威海西曲阜大桥预制拼装桥墩连接构造比选研究

针对山东威海西曲阜大桥预制拼装桥墩连接构造设计需求,分析国内外常见预制拼装桥墩连接构造类型及适用性,进行6种常见连接方式的比选设计,确定桥梁下部结构的连接构造形式。开展套筒灌浆连接试验、连接试件抗拉试验,测试结果显示实际破坏强度为钢筋抗拉强度标准值的1.15倍,试件破坏位置均在钢筋母材处,没有出现拔出破坏,可见灌浆套筒连接性能满足设计要求。研究表明,灌浆套筒连接是一种可靠的钢筋连接方式,采用灌浆套筒连接的预制拼装桥墩可满足设计要求。研究成果可为预制拼装桥墩连接构造设计提供参考。     

灌浆套筒连接预制拼装桥墩抗剪强度设计方法

灌浆套筒是预制拼装桥墩广泛采用的一种连接方式。现有灌浆套筒连接预制拼装桥墩抗震性能研究多针对中高墩,在水平地震作用下以弯曲破坏为主,针对以剪切或弯剪破坏为主的矮墩抗震性能研究较少。笔者给出了既有桥墩抗剪强度设计方法,在已有预制拼装桥墩试验数据的基础上,补充了2个灌浆套筒连接预制拼装桥墩模型,通过试验获得其抗剪强度。最后基于试验结果,对现有桥墩抗剪强度设计公式的适用性进行分析,并提出修正计算公式。结果表明,基于既有的现浇桥墩计算公式、拼接缝直剪公式和整体剪切计算公式均与试验结果存在较大差异,笔者提出的抗剪强度修正计算方法具有更高的精度和更广的适用性。     

套筒式钢筋连接技术在预制桥墩中的试验研究

钢筋连接技术在装配式混凝土结构中是关键施工技术之一,一般采用灌浆套筒进行钢筋连接。近几年来,在国内的房屋建筑预制构件中灌浆套筒得到越来越多的应用,而在桥梁中应用研究的时间较短。本文介绍灌浆套筒式钢筋连接技术在预制桥墩中的试验研究情况,主要从研究背景、连接构造与材料性能、粘结应力研究、型式试验、预制拼装立柱抗震试验等方面,对该项新技术进行较全面介绍。     

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....     

全预制拼装技术在呼和浩特市某快速路改造提升工程中的应用

呼和浩特市昭乌达路哲里木路改造提升工程主线标准段和平行匝道采用全预制拼装技术。立柱与承台、立柱与盖梁之间采用灌浆套筒连接,这样的连接方式在高震区应用案列较少。为确保预制拼装桥墩抗震性能满足预期要求,在减隔震设计、细部连接构造等方面采取了改进措施,并通过预制拼装桥墩抗震性能缩尺模型试验验证了本项目采用全预制拼装技术是可行、安全、可靠的。     

震损可更换的预制拼装桥墩体系抗震性能初探

为改进当前预制拼装桥墩体系的连接构造和抗震性能，根据能力设计原理和结构抗震韧性设计理念，提出一种由预制钢管混凝土墩身、可更换的锚固-连接组件及预留杯口基础的承台等组成的新型预制拼装桥墩体系。对新型预制拼装桥墩体系进行试设计，并建立其和对应的整体现浇钢管混凝土桥墩体系的精细有限元模型，进行水平低周反复荷载作用模拟分析。初步分析结果表明，本文提出的新型预制拼装桥墩体系与整体现浇钢管混凝土桥墩相比，不仅具有更佳的抗震性能，而且还具有震后可恢复性。     

灌浆套筒连接预制拼装足尺桥墩裂缝宽度试验研究

随着预制拼装桥墩的应用,出现拼接缝的构造和钢筋混凝土保护层厚度增加的现象,需修正原有的现浇混凝土结构裂缝宽度计算公式。研究基于2个足尺实心墩静力试验的结果,总结了预制拼装桥墩裂缝分布的特征,对裂缝的机理进行分析,提出适用于灌浆套筒预制拼装桥墩的裂缝宽度计算公式。试验结果表明,预制桥墩的首次开裂荷载是现浇桥墩的96%。墩底裂缝达到0.2 mm时,预制桥墩的开裂特征荷载是现浇桥墩的1.06倍。研究提出的灌浆套筒预制拼装桥墩压弯裂缝宽度计算公式符合套筒的开裂机理,具有针对性。     

后张预应力预制桥墩抗震解析计算方法

研究了后张预应力预制桥墩的抗震解析计算方法,以2种不同连接方式的预制桥墩拟静力试验为背景,基于关键截面轴力和弯矩平衡及桥墩墩底整体弯矩平衡,推导出了预制桥墩水平力-相对位移关系计算过程,研究了耗能钢筋配筋率、高宽比对预制桥墩抗震性能的影响。结果表明:解析计算结果和纤维模型计算结果与拟静力试验结果基本一致,解析计算方法可以代替纤维模型方法进行预制桥墩抗震性能计算。     

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。     

螺旋箍筋约束波纹管浆锚搭接技术抗震性能研究

螺旋箍筋约束波纹管浆锚搭接技术是一种成本较低、操作简单的装配式构件连接技术。为研究该连接技术的抗震性能,设计制作了2个采用螺旋箍筋约束波纹管浆锚连接技术的预制柱试件及1个现浇柱试件,并进行低周反复荷载试验,分析柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性、刚度退化曲线及耗能能力。试验结果表明:1)螺旋箍筋约束波纹管浆锚搭接技术能有效连接预制柱,且其抗震性能整体上优于现浇柱;2)预制柱的裂缝发展规律和破坏模式与现浇柱大致相同;3)不设无黏结处理的预制柱抗震性能略差于现浇柱,但柱脚设置无黏结处理能提高其抗震性能;4)预制柱的极限承载力和延性系数都大于现浇柱;5)预制柱的平均割线刚度退化曲线高于现浇柱;6)预制柱的耗能能力高于现浇柱,且柱脚设置无黏结处理有利于提高试件的耗能能力。     

装配整体式地铁车站横断面方向梁板柱中节点抗震性能研究

为评价装配整体式地铁车站整体抗震性能及推动预制拼装技术在地下结构中的应用与发展,以北京某装配整体式地铁车站实际工程为背景,设计并制作了一个车站横断面方向的足尺预制拼装梁板柱中节点和一个作为对比分析的现浇整体梁板柱中节点。采用低周循环加载试验的方法研究了梁板柱中节点的破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力、耗能能力以及刚度退化等。试验结果表明:预制拼装梁板柱中节点与现浇整体梁板柱中节点的破坏形态略有不同,现浇整体梁板柱中节点的裂缝分布均匀,主要分布在加载板及连接梁区域,而预制拼装梁板柱中节点的裂缝分布较为集中,主要分布在加载板(叠合板)及预制构件拼装连接部位,尤其是叠合板的现浇与预制构件的连接区域。预制拼装梁板柱中节点与现浇整体梁板柱中节点的承载力、初始刚度及耗能能力基本相当,且预制拼装梁板柱中节点的位移延性系数约为现浇整体梁板柱中节点的1. 6倍。基于预制拼装构件的连接方式及构造特点,对灌浆套筒和拼装连接缝进行简化处理,并对试验节点进行了有限元分析。分析结果表明,两者的破坏形态和骨架曲线与试验结果吻合较好,预制拼装梁板柱中节点的抗震性能与现浇整体梁板柱中节点的抗震性能基本相当。试验和数值分析结果均为预制拼装结构在地下结构中的应用奠定了基础。     

美国华盛顿州桥梁快速施工技术研究与实践

正为能在地震地区采用预制拼装混凝土下部结构快速施工桥梁,华盛顿州交通运输部采用静力弹塑性分析方法,对排架墩桥梁体系的现浇扩大基础-预制墩柱的承插式连接,以及预制墩柱-预制盖梁的灌浆套筒连接进行试验,并修建了一座示范桥进行验证。结果表明,排架墩桥梁能满足抗震性能和快速施工的需要,减少了施工时交通中断,同时也保证了工程质量和长期使用性能;采用预制混凝土盖梁可以避免使用高架脚手架和支撑,从而节省     

中心城区高架桥桥墩预制拼装施工关键技术

结合工程实例,介绍了灌浆金属波纹管钢筋连接技术在桥墩预制拼装施工中的探索及应用。通过技术探索与实践,有效解决了现场拼装过程中采用灌浆金属波纹管钢筋连接技术的精度控制及高强度浆料作业中的诸多难题。