【摘 要】
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为提高装配式钢筋混凝土（Reinforced Concrete,简称RC）桥墩接头的抗剪能力、耐久性和施工安全性,提出在装配式RC桥墩中心位置设置榫卯结构,并在拼接缝位置采用现浇工程水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composite,简称ECC）的混合连接构造。施工时通过预埋在桥墩预制节段底部的凸榫插入承台顶面预制的凹槽内,实现预制桥墩与承台的快速拼接。拼接缝位置采
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为提高装配式钢筋混凝土（Reinforced Concrete,简称RC）桥墩接头的抗剪能力、耐久性和施工安全性,提出在装配式RC桥墩中心位置设置榫卯结构,并在拼接缝位置采用现浇工程水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composite,简称ECC）的混合连接构造。施工时通过预埋在桥墩预制节段底部的凸榫插入承台顶面预制的凹槽内,实现预制桥墩与承台的快速拼接。拼接缝位置采用抗裂性能好、自修复能力强的ECC,使得拼接位置无缝,提高装配式桥墩的耐久性。分别开展不同拼接构造的装配式桥墩拟静力试验,结合有限元参数分析,研究此类采用新型接头构造的装配式桥墩的抗震性能。本文主要研究内容及成果如下:（1）收集并阐述了工程水泥基复合材料和装配式桥墩抗震性能国内外研究现状,介绍了ECC材料的特点,归纳总结了装配式桥墩的接头构造。基于国内外研究基础上,通过提高水胶比、粉煤灰掺量对ECC材料的典型配合比进行优化,提高ECC材料的流动性。结果表明:当水胶比从0.26增加至0.32时,坍落扩展度增加了12%～14%,立方体抗压强度下降了10.26%～19.41%,极限抗拉强度下降了12.28%～23.95%;当粉煤灰掺量从1.2kg增加至1.4kg时,坍落扩展度增加了6%～13%,立方体抗压强度下降了7.5%～10.2%,极限抗拉强度下降了3.29%～11.38%。（2）制作了1根采用ECC湿接缝连接装配式RC桥墩（编号PT-1）和3根榫卯-现浇ECC混合连接装配式RC桥墩试件（编号DZ-1、AC-200、XJ-250）,并开展了拟静力试验。结果表明:4根桥墩试件破坏模式均为压弯破坏,各试件的ECC现浇层均未发生破坏,其中XJ-250、DZ-1的塑性铰位置处于墩底,而PT-1和AC-200发生了塑性铰上移的现象;XJ-250和DZ-1试件的破坏程度相对于PT-1试件有所降低,并且混凝土大面积剥落区域均在距墩底0mm-100mm之间;PT-1试件和AC-200试件的破坏程度相近,并且混凝土大面积剥落区域均在距墩底300mm-500mm之间。（3）相较于PT-1试件,DZ-1、AC-200和XJ-250试件的峰值荷载增大了25.74%～30.03%,极限位移增大了22.75%～106.39%,初始刚度增大了6.25%～11.88%,当位移达到36mm时的残余位移下降了43.70%～61.42%,表明钢筋混凝土凸榫的设置一定程度上可以提高装配式桥墩的抗震性能;相较于AC-200试件,DZ-1试件的延性系数增大了36.81%,当位移达到36mm时的残余位移减小了18.05%,极限位移增大了53.15%,当位移到达极限位移时耗能能力提高了2倍。这是由于AC-200试件的凹槽深度设置较深,钢筋混凝土凸榫端头部分进入承台内部,限制了钢筋混凝土凸榫的位移,导致预制桥墩底部无法耗散能量,削弱了钢筋混凝土凸榫提高桥墩抗震性能的作用。（4）采用Abaqus有限元分析软件对榫卯-现浇ECC混合连接装配式RC桥墩进行数值模拟,在模型吻合良好的基础上进行长细比、轴压比、主筋配筋率、凹槽深度、ECC现浇层厚度、墩底普通混凝土高度和凸榫宽度的参数拓展分析,结果表明:在装配式桥墩凸榫接头尺寸设计时,建议凹槽深度满足在拼装施工时凹槽截面能够承受桥墩自身重力以及其他临时荷载作用的前提下,凹槽底部宜设置于承台顶面同高的位置,凸榫宽度与截面边长之比最高不宜超过0.56;ECC现浇层厚度与墩高之比应在满足最小钢筋焊接长度要求和足够操作空间的前提下,在0.10～0.14范围内选取;墩底普通混凝土高度与墩高之比在0.1～0.14范围内选取。（5）采用理想三折线模型来拟合榫卯-现浇ECC混合连接装配式RC桥墩的恢复力模型,结合普通混凝土桥墩的恢复力模型进行理论推导,得到了骨架曲线特征值计算公式,并通过对有限元模型计算结果的回归分析得到卸载刚度拟合公式,建立了榫卯-现浇ECC混合连接装配式RC桥墩的恢复力模型。结果表明:除峰值位移外,骨架曲线特征值计算公式得出的结果与有限元模型计算结果相比误差均在15%以内;本文建议恢复力模型与DZ-1试件的滞回曲线拟合良好。
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