采用预留灌浆孔连接的预制拼装桥墩力学性能分析

摘要

桥墩预制拼装技术因其具有现场作业时间短、混凝土养护质量好、对现场环境影响小等优点而逐渐受到广泛的青睐。然而，当前为实现预制桥墩与承台的连接，施工时需要大量混凝土现浇，或者有着较高的精度要求。本文提出一种连接工艺简单、可靠性强、施工速度快的预制墩身与承台连接新方式，即“预留灌浆孔连接”。运用混凝土开裂与塑性损伤理论相结合的混凝土墩柱数值仿真方法，建立了新连接方式下桥墩与承台有限元模型。模型中考虑了钢筋与其余材料间的粘结滑移效应，研究了新连接方式下墩台受力性能，内容如下： （1）基于修正软化段应力应变关系提出了钢筋本构模型。在Abaqus中开发了用于钢筋模拟的材料子程序及用于钢筋与混凝土或灌浆料间粘结滑移效应模拟的联结单元子程序，并验证其准确性。 （2）结合混凝土开裂与塑性损伤理论提出了混凝土墩柱数值仿真分析方法，采用Abaqus有限元软件，建立了预制墩柱和现浇墩柱有限元模型，进行了拟静力试验过程分析。结果表明，计算结果与文献拟静力试验结果吻合，建模方法与理论具有一定的可靠性。 （3）建立采用预留灌浆孔连接的下部预制墩台有限元模型与相应的整体现浇墩台有限元模型，综合对比二者力学性能差异。结果表明，直径为32mm的连接钢筋锚固长度达到600mm后，采用预留灌浆孔连接的预制墩台在承载能力、延性、耗能能力等受力性能方面与整体现浇墩台相近。 （4）设计6组具有不同结构参数的预制墩身与承台，建立相应的有限元模型，并对进行低周反复荷载作用下的受力响应分析。研究连接钢筋锚固长度、连接钢筋与灌浆料之间的粘结强度、连接钢筋延性、连接钢筋强度、混凝土强度、箍筋直径等因素对桥墩受力性能的影响。结果表明：当连接钢筋锚固长度或灌浆料对钢筋的粘结力足够时，结构受力性能良好；混凝土强度提升对墩顶水平承载力影响较小，低标号的C30与C40混凝土相对更高标号的C50与C60混凝土而言，能够使桥墩获得更好的延性与耗能能力；箍筋直径的增大能改善墩柱延性，但不能提高墩顶水平抗力；连接钢筋强度与延性对桥墩整体受力性能有较大影响。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 桥墩预制拼装技术研究现状

1.3 现状总结和存在的问题

1.4 预留灌浆孔连接方法提出

1.5 本文主要研究内容

第2章 墩台建模方法及算例验证

2.1 引言

2.2 材料本构关系模型

2.3 分析模块

2.4 单元选择

2.5 接缝及混凝土张拉裂缝模拟

2.6 算例验证

2.7 本章小结

第3章 预留灌浆孔连接的预制墩台力学性能研究

3.1 引言

3.2 桥墩尺寸

3.3 有限元模型建立

3.4 结果分析

3.5 本章小结

第4章 预留灌浆孔连接的预制墩台参数影响分析

4.1 引言

4.2 试件设计

4.3 加载制度

4.4 参数分析

4.5 本章小结

第5章 结论和展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献