山区装配式钢管混凝土墩柱抗推承载性能研究

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近年来,我国的交通基础和配套设施建筑业已经进入了一个崭新的发展时期,装配式的出现很好的解决了因环境、交通、施工时间等的限制,可以很大程度的提高施工效率,快速完工,并增强了桥墩柱的耗能能力。而钢管混凝土桥因钢管对混凝土的约束,很大程度上提高了墩柱的承载能力,使得在山区的交通建设中能够快速、高效、耐久、安全的完成对桥梁墩柱的建设。由于节段式钢管混凝土桥墩在实际工程运用甚少,需要对其进行大量的研究,以期能够在实际工程中得到广泛应用。考虑到以上情况,为了能够在山区这种恶劣的环境下建立安全可靠的桥墩墩,本文针对不同加筋形式的螺栓连接方式的钢管混凝土桥墩,分别对其理论结果及其抗推承载性能研究,确定了主要研究内容并得出结论如下:(1)经过大量统筹收集国内与国外对装配式钢管混凝土桥墩的研究资料,归纳总结钢管混凝土桥墩的数值模拟方法与形式。通过对节段拼装钢管混凝土桥墩试验中的轴心布置预应力的螺栓连接方式的桥墩构件模拟建立ABAQUS模型,将所建模型的数值仿真结果与试验结果进行对比分析,确定节段装配式钢管混凝土桥墩的数值模拟方法的可行性。(2)提出四周布置预应力的节段拼装钢管混凝土桥墩,并将其与轴心布置预应力和无预应力钢管混凝土桥墩采用验证过的有限元模拟建模方法进行有限元的拟静力结果分析,比较三者抗推性能的差异。分析三种构件的抗推性能的特点,结果表明:四周布置预应力桥墩水平承载力更优,耗能、自复位能力更强,轴心布置预应力桥墩次之,无预应力桥墩最差。(3)针对四周布置预应力的节段钢管混凝土桥墩,考虑多个参数对其的影响:如螺栓预紧力、预应力度、连接钢管厚度等对其水平承载性能的研究。分析结果表明:提高预应力度和连接钢管的厚度,可以提高水平抵抗能力的峰值,且峰值对应的水平位移更大,耗能能力提升。而螺栓预紧力在整个桥墩柱往复加载过程中的影响很小,能够小幅度提升进入屈服阶段前的强度。钢管厚度的提升可以避免底部节段钢管混凝土提前进入屈服状态。
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