装配式桥墩UHPC灌浆波纹管连接节点抗震性能研究

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UHPC灌浆波纹管连接技术具有能保证灌浆饱满度、锚固可靠、施工便捷的优势,在装配式桥墩工程中具有广阔的应用前景。然而,作为一种新型连接方法,UHPC灌浆波纹管连接节点的抗震性能是装配式桥墩关注的重点,节点的传力可靠性、破坏机理急待探明。本文以UHPC灌浆波纹管装配式桥墩节点为研究对象,考虑大直径纵筋、轴压偏心以及承插榫头连接构造等影响因素,采用试验与有限元计算相结合的研究方法,主要进行以下研究工作:(1)UHPC灌浆波纹管装配式桥墩拟静力试验研究。考虑连接构造、偏心轴压以及大直径钢筋3个影响因素,设计了3组共6个缩尺桥墩试件,开展拟静力试验。对比各试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、钢筋及混凝土应变数据,分析各个因素对桥墩抗震性能和破坏机理的影响。结果表明:所有试件都发生塑性铰区延性破坏,大直径钢棒试件出现纵筋断裂;UHPC灌浆波纹管装配式桥墩比现浇节点抗震性能稍有降低,带有榫结构的UHPC灌浆波纹管连接节点与现浇节点抗震性能基本相同;大直径纵筋由于钢筋数量少,局部受力不均,导致连接节点抗震性能比现浇试件减弱;偏心轴压减弱了装配式桥墩偏心侧方向承载力,增大非偏心侧的承载力,增大构件延性性能以及构件的耗能能力。(2)UHPC灌浆波纹管连接节点抗震性能有限元分析。运用ABAQUS有限元软件,对本文设计的缩尺桥墩试件进行数值模拟分析,并与试验结果进行对比分析,验证有限元的有效性。结果表明,计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上,考虑纵筋配筋率、钢筋直径、轴压比以及轴压偏心距离等因素,进行UHPC灌浆波纹管装配式桥墩抗震性能参数分析。结果表明:纵筋配筋率提高,有利于提高桥墩的承载能力和抗震性能;保持纵筋配筋率不变,截面受力均匀情况下,增大钢筋直径对桥墩各项性能指标影响不大。(3)对HRB400级C45钢筋在装配式桥墩中的适用性进行探讨。运用ABAQUS有限元软件,结合大直径钢棒连接节点试件的试验结果,对纵筋为HRB400级C45大直径钢筋,采用UHPC波纹管连接节点的抗震性能进行数值分析,结果表明:在相同配筋率下,配置C45钢筋的桥墩具有与配置C25钢筋桥墩相同的承载力、刚度,但节点的耗能能力、抗震性能降低,且在水平荷载较大时,会出现墩柱内纵筋断裂。大直径钢筋应用时需考虑墩柱截面受力不均的问题。
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