【摘 要】
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预制拼装技术凭借其建造速度快、人工成本低、对周围环境影响小等诸多优势,在全球范围内得到了大量的应用。其中,学者们针对预制节段拼装桥墩的结构形式开展了大量研究。随着城市交通的飞速发展,交通事故不断发生,桥墩受车辆撞击的事故更是层出不穷。因此,对于桥墩抗撞性能的研究便显得尤为重要。本文主要研究了车辆撞击作用下无粘结预应力节段拼装桥墩的动力响应及损伤问题。主要内容包括:(1)通过建立摆锤撞击试验有限元模
【基金项目】
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预应力节段拼装桥墩抗撞性能及易损性研究(项目号2020JBM042);
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预制拼装技术凭借其建造速度快、人工成本低、对周围环境影响小等诸多优势,在全球范围内得到了大量的应用。其中,学者们针对预制节段拼装桥墩的结构形式开展了大量研究。随着城市交通的飞速发展,交通事故不断发生,桥墩受车辆撞击的事故更是层出不穷。因此,对于桥墩抗撞性能的研究便显得尤为重要。本文主要研究了车辆撞击作用下无粘结预应力节段拼装桥墩的动力响应及损伤问题。主要内容包括:(1)通过建立摆锤撞击试验有限元模型,验证了采用LSDYNA软件模拟车辆撞击无粘结预应力节段拼装桥墩的可行性。通过数值模拟的方式探究了撞击车辆类型和速度、结构预应力度等因素对节段拼装桥墩动力响应及损伤的影响。经计算发现:挂车对桥墩的撞击力时程不同于皮卡及货车,且对结构的破坏程度更深;预应力度的改变对节段拼装桥墩的动力响应及损伤影响较小,但随着预应力度的增加,撞击力水平及节段撞后最大位移略有减少;与低速撞击相比,挂车以高速撞击桥墩,产生的撞击力及节段撞后位移均有显著增大。(2)对单、双柱式无粘结预应力节段拼装桥墩的抗撞击性能进行了对比分析,进一步评估了盖梁及桥墩的损伤状态。研究结果表明:在撞击作用下盖梁的损伤主要集中在盖梁与被撞桥墩相连接处,以及预应力筋的预留孔洞附近。墩柱损伤主要集中在被撞击位置、节段间连接位置以及柱脚位置。通过计算撞击后单、双柱式桥墩的剩余承载力得出了其损伤度,结果表明双柱式节段拼装桥墩的抗撞击性能低于单柱式桥墩。(3)为提升无粘结预应力节段拼装桥墩的抗撞性能,探索了CFRP材料配比对结构抗撞性能的影响,分析了混合配筋方式对其抗撞性能的提升作用。结果表明:CFRP材料可以有效降低碰撞过程中节段拼装桥墩所受到的撞击力,并降低节段的撞后位移。采取混合配筋的方式,对撞后桥墩损伤度的影响不大,但能使得节段桥墩的耗能能力及自复位能力达到平衡。在本文的计算工况中,混合配筋比例r H=0.75时,节段拼装桥墩的抗撞性能较好,其在车辆撞击发生后的耗能及自复位能力均处于较高的水平。
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