预应力节段拼装桥墩抗震性能研究

来源 :福州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jojoy9912004
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预应力节段拼装桥墩具有安全、经济、环保、快速施工等特点,可以满足更好更快的桥梁建设要求,虽然已经开始运用在实际工程中,但主要是在低烈度区,所以对中高烈度区预制桥墩抗震性能开展进一步研究。本文分别对桥墩预制节段之间的抗震连接方式和设有预制节段桥墩的桥梁结构减隔震措施这两个方向进行研究。以预应力节段拼装高墩作为研究对象,研究设置耗能钢筋、自复位筋、半现浇-半预制等连接形式,通过理论和有限元研究,研究其滞回耗能、残余位移以及地震响应,来提高预应力节段拼装桥墩的耗能能力和自复位能力;另外,建立预应力节段拼装墩连续梁桥模型,采用非线性时程分析,研究减隔震支座是否可以促进预应力节段拼装桥墩在更高设防烈度地区使用。本文的主要研究内容如下:(1)采用ABAQUS实体单元法建立预应力节段拼装桥墩有限元模型,根据已有试验数据,验证了建模方法的可靠性,可以准确模拟不同连接形式的预应力节段拼装桥墩的抗震性能;对预应力预制墩进行参数分析,从而优化参数并为预制墩设计提供指导。(2)在试验构件的基础上设计了不同连接方式的干接缝节段拼装桥墩,包括预应力连接、耗能钢筋连接、混合配筋连接、剪力键连接、半现浇-半预制连接以及混合连接,分别研究各种连接方式的连接构造参数对抗震性能的影响规律,来优化它们的设计参数;最后对比研究这几种连接方式的滞回耗能、残余位移、位移延性等抗震性能,结果表明,混合连接节段拼装桥墩在自复位能力、延性性能方面与现浇桥墩相当,甚至在耗能能力方面略优于现浇桥墩。(3)对耗能钢筋连接、混合配筋连接、混合连接节段拼装桥墩和现浇墩进行非线性时程分析,分析地震响应和残余位移,进一步验证了混合连接预制墩具有较好的耗能能力和自复位能力。对混合连接节段拼装桥墩进行灌浆孔道缺陷分析,结果表明,灌浆孔道缺陷数量和长度会降低桥墩的耗能能力。(4)基于工程实例,采用纤维模型法建立ABAQUS全桥模型,抗震性能分析发现预应力节段拼装桥墩不能满足抗震要求,有必要进行减隔震分析,而混合连接节段拼装桥墩使用普通支座仍能满足抗震要求。(5)对设置预应力节段拼装桥墩的桥梁进行减隔震分析,在E1和E2地震作用下,减隔震支座具有较好的隔震效率。同样条件下与现浇桥墩相比,高阻尼橡胶支座使预应力节段拼装桥墩可以承受Ⅷ地震烈度作用,甚至在Ⅸ地震烈度作用下比现浇墩的变形更小;在横向地震作用下,使用高阻尼橡胶支座的预应力预制墩抗震性能与现浇桥墩相当;综合隔震率、经济性等原因,推荐设置三排高阻尼橡胶支座的方式具有较高的隔震效率。
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