灌浆套筒墩柱承插装配式混凝土桥墩抗震性能研究

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近年来,随着经济社会的发展,装配桥梁以其施工便捷高效、绿色无污染的特点逐渐成为桥梁的主流,而由于装配式桥墩的力学性能与普通的现浇钢筋混凝土桥墩有所不同,抗震设计规范中也未给出明确的抗震设计方法,导致装配式桥墩使用受限。为研究灌浆套筒连接墩柱承插式装配式桥墩的抗震性能及其影响参数,设计并制作了两个钢筋锚固长度不同的装配式桥墩缩尺模型和两个现浇对比模型,对其进行振动台模拟地震试验。研究装配式桥墩在损伤形态、模型动力特性、墩顶加速度响应、墩顶相对位移和塑性铰区应变等抗震性能参数上与现浇桥墩的不同,并研究灌浆套筒内钢筋锚固长度对灌浆套筒墩柱承插装配式桥墩抗震性能的影响。基于ABAQUS有限元软件建立采用灌浆套筒连接的装配式桥墩的有限元分析模型,对其进行动力时程分析,并与试验所得数据进行对比分析,验证有限元模型的可靠性。在建立的有限元模型的基础上对模型进行变参分析,考察并分析纵筋配筋率、上部配重和长细比等模型参数对装配式桥墩模型抗震性能的影响。结果表明:(1)试验桥墩破坏形式以弯曲破坏为主,裂缝多为水平贯通缝;采用灌浆套筒的装配式模型破坏位置集中在据墩柱内套筒上部一倍墩身直径范围内,与现浇模型相比具有明显的塑性铰上移现象。(2)装配式桥墩的墩顶加速度峰值,相对位移峰值和塑性铰区应变响应等多项参数上优于现浇模型;改变灌浆套筒内钢筋锚固长度对采用灌浆套筒连接的装配式桥墩抗震性能影响不大。(3)建立针对模型的ABAQUS有限元模型,计算结果与试验结果吻合;纵筋配筋率增大,桥墩模型的刚度增加,向上传递加速度的能力增强;随着长细比的增大,装配式桥墩刚度减小,变形能力减小,抵抗地震荷载的能力降低;随着上部配重的增大,桥墩模型墩顶加速度峰值会呈现先增加后平稳的趋势,说明模型的变形不断增大,抗震能力不断降低。
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