改进承插式连接桥墩与承台的承插深度分析

传统装配式承插桥墩因为要求承插深度较深,导致工程应用有限。该文提出改进承插式的拼装构造,包括侧面剪力键、墩底U形抗冲切钢筋、高强无收缩灌浆料、大直径金属波纹管约束等措施。列举了当前的承插式深度计算公式,并在此基础上提出改进承插式桥墩承插深度计算公式。讨论了轴压比、混凝土强度等因素对承插深度的影响。分析表明：改进承插式连接使承插深度减小,降低了承台厚度,拓宽了工程应用范围;在荷载等级不高的非抗震区,承插深度可达到0.7倍墩柱直径;剪力键构造对承插式抗弯贡献了20%。轴力偏心距小于0.5倍墩柱直径时,轴力对承插式构造抗弯是有利的;当偏心距大于0.5倍墩柱直径时,需要适当增加埋置深度。增大混凝土强度,可降低承插深度要求。     

波纹钢管约束承插式拼装桥墩抗震性能研究

承插式预制拼装桥墩是将预制混凝土墩柱插入承台预留的凹槽内，在间隙中填充混凝土或灌浆料连接形成的装配式结构，承台预留槽内设置波纹钢管以增强对桥墩根部的横向约束。开展承插式拼装桥墩和现浇桥墩2组试件的拟静力荷载试验，研究了承插式拼装桥墩的抗震性能以及波纹钢管的横向约束效应，并通过相关影响参数的模拟分析，探讨了承插深度、灌浆料强度和连接界面处理方式对承插式桥墩抗震性能的影响规律，为其抗震设计提供依据。研究结果表明：波纹钢管约束承插式桥墩柱脚形成的塑性铰区域及破坏形态与现浇桥墩基本一致，承载能力没有明显差异，但破坏时极限位移提高约20%,结构延性和耗能能力有所提高，波纹钢管约束承插式拼装桥墩具有良好的整体性和抗震性能；随着承插深度的增加，承插式桥墩的抗震性能随之提高，当承插深度超过0.6D(D为墩身直径)时，其抗震性能提升趋于缓和；当灌浆料强度达到桥墩主体混凝土强度后，继续增加强度对桥墩抗震性能影响不大；相对光滑界面连接，波纹键齿和梯形键齿连接的承插式桥墩承载能力分别提高约30%和26%,累积耗能分别提高20%和15%,波纹键齿连接的效果最优。     

承插式连接钢筋混凝土桥墩力学性能研究

承插式连接桥墩是通过在承台或者盖梁预留孔槽，拼装时将预制墩柱插入预留孔中，并向四周灌入高强混凝土材料的一种新型装配式桥墩。本研究依托京沪高速公路江苏段改扩建项目，设计承插式连接和现浇连接桥墩的两种缩尺模型，进行拟静力试验对比研究；同时，基于ABAQUS有限元软件，对不同设计参数的承插式连接桥墩模型进行单调加载，分别对模型的荷载～位移曲线、刚度退化曲线和延性系数等相关力学参数进行相关讨论。研究结果表明，轴压比和承插深度对承插式连接桥墩的性能的影响较大；在承插深度合适的情况下，当灌浆料强度不小于主体混凝土结构强度时，灌浆料强度影响可忽略不计。     

承插式连接预制拼装桥墩抗震性能试验研究

为研究不同连接构造、轴压比和承插深度对承插式连接预制拼装桥墩(简称“承插式桥墩”)抗震性能的影响,制作1组现浇桥墩试件和3组承插式桥墩试件开展拟静力试验。对比试件破坏模式、滞回曲线、骨架曲线及特征值、耗能能力、刚度特性和残余位移、纵筋应变,分析承插式桥墩与现浇桥墩抗震性能差异以及增设钢榫进行结构优化后桥墩抗震性能改善效果。结果表明：承插式桥墩与现浇桥墩试件破坏模式、损伤范围、承载能力、耗能能力、残余位移和钢筋应变沿梁高分布相近;提高承插式桥墩轴压比,能提高桥墩承载能力,降低延性和累积耗能能力,破坏时残余位移远小于其它构件,具有可靠的自复位能力;提高承插深度,会增大桥墩承载能力和耗能能力;墩底增设钢榫能增强承插式桥墩与承台间的连接,承载能力、延性、耗能能力等与承插式和现浇桥墩保持一致,但各加载位移下的累积耗能较高,有助于提高承插式桥墩的耗能能力,具有良好的抗震性能。     

公路桥梁装配式桥墩工业化快速建造技术

我国桥梁建造正在由上部主梁装配式设计建造逐步进入包含下部桥墩的全装配式时代,预制装配式桥梁因较现浇桥梁有诸多优势已成为桥梁建设的主要发展方向。以湖北省监利～江陵高速公路东延段项目即江北东高速公路的装配式桥墩为背景,主要开展以下研究:(1)计算对比现浇桥墩和离心预制管墩的轴心受压正截面抗压承载力、斜截面受剪承载力和偏心受压正截面受压承载力,基于拟静力实验结果对比分析两者的抗震性能;(2)对现浇桥墩和离心预制管墩原材料用量进行对比分析;(3)对管墩与桩基承台之间采用灌浆金属波纹管连接和承插式连接的施工工艺、施工精度和施工周期要求进行对比,确定取合理的连接方案。结果表明:(1)现浇桥墩和离心预制管墩的轴心受压正截面抗压承载力、斜截面受剪承载力和偏心受压正截面受压承载力相近,且两者在水平往复加载作用下的滞回行为相似;(2)离心预制管墩的混凝土用量较现浇桥墩大幅降低,钢材用量略有增加,预制墩柱推荐选用管墩;(3)公路桥梁装配式桥墩采用离心预制普通钢筋混凝土管墩和新型管墩-桩基承台承插式连接方案,可满足常规化运输和吊装设备安装需求,降低对施工单位技术、管理水平的要求,具有良好的可实施性。研究成果已...     

超高性能混凝土连接装配式桥墩设计理念与实践

超高性能混凝土连接装配式桥墩钢筋无需绑扎或焊接、施工快速、钢筋定位要求低,且适用于束筋布置,成为一种较好的连接形式。该连接形式目前包括3种连接形式:扩头式、类承插式和环缝式。结合该连接形式中对超高性能混凝土的受力和施工要求,列出了超高性能混凝土的性能指标要求和相应的测试依据。该连接形式的设计理念为超高性能混凝土连接段的安全度大于预制段,即破坏发生在预制段。设计目标为在静力、E1地震作用和E2地震作用下,分别采用强度设计理论和延性设计理论进行验算,并保证超高性能混凝土应变应小于极限拉伸应变(2000με)。标准设计案例表明,对于环缝式连接形式,墩身截面尺寸为2.2 m×1.5 m,墩高10 m、超高性能混凝土壁厚350 mm时,满足预定设计目标,构造合理。     

预制浅承插式高强混凝土空心桥墩抗震性能试验

为降低桥墩运输吊装质量、简化连接工艺、减小承台尺寸,提出了浅承插式(承插深度比为0.7)高强混凝土预制空心桥墩方案,并对其进行拟静力滞回试验研究.试验中共测试1个现浇墩、2个不同后灌注混凝土高度(350、850 mm)的预制空心墩,对比了 3个桥墩的变形和破坏过程,比较了不同后灌注混凝土高度的预制桥墩与现浇桥墩的滞回曲...     

预制承插式桥墩受力性能研究

预制承插式桥墩具有施工便捷、容许误差大、节点可靠等优势，为推广该装配式桥墩在我国的工程应用，依托某高速改扩建项目，基于ABAQUS有限元计算平台，对工程中采用的承插式连接的预制装配式桥梁进行足尺实体建模。同时，建立相同尺寸的现浇式桥墩有限元模型，对二者进行单调位移加载。数值模拟结果表明，承插式连接与现浇连接受力性能基本相似，具有较好的受力性能，实际工程中可认为其等同现浇连接，具有较大的推广价值。     

新型承插式矩形墩柱的抗震性能研究

针对城市高架桥矩形装配式墩柱,提出了墩柱与承台仅在承插孔附近进行局部加高的新型承插式连接构造.为研究该新型承插式墩柱的抗震性能以及新型构造的可行性,采用高强韧性混凝土作为接缝填充材料,制作2个采用新型连接构造(承插深度分别为1.0D和0.8D,D为截面受力方向的边长)的承插式试件和1个整体现浇试件,开展拟静力试验,分析...     

不同构造下的预制拼装钢管混凝土桥墩抗震性能试验

为探讨预制拼装钢管混凝土桥墩抗震力学性能,充分发挥预制拼装钢管混凝土桥墩的抗震能力,以实际桥墩为参考,考虑不同拼装接缝形式、耗能钢筋配筋率和预应力轴压比等参数,设计和制作了6个摇摆式预制拼装预应力钢管混凝土桥墩和2个对比墩（1个摇摆式预应力钢筋混凝土墩和1个承插式预应力钢管混凝土墩）,共8个缩尺模型。采用拟静力试验方法,结合数值模拟揭示预应力预制拼装钢管混凝土桥墩的延性能力、自复位性能、滞回耗能特性、破坏模式和破坏机理。试验结果表明：对于2种构造下的钢管混凝土桥墩,摇摆式桥墩因其可发生一定范围内摇摆,并设置预应力筋和耗能钢筋,使其延性与耗能能力更加优异;在墩底设置UHPC座垫层,加载过程中其对承台的破坏相对较小,提高了桥墩的损伤容限;在相同的目标位移下,摇摆式试件残余位移小于承插式试件,表明摇摆式预制拼装钢管混凝土桥墩拥有良好的自复位特性;对于摇摆式预制拼装钢管混凝土桥墩,增大耗能钢筋配筋率,使得试件损伤状态出现滞后,耗能能力增强,减轻墩底接缝破坏程度,同时使得残余位移增大;增大预应力轴压比,其约束试件变形的自复位能力进一步增强,使试件残余位移减小,有利于桥墩在震后功能的快速恢复;通过建立各试件的有限元纤维模型,进一步验证了试验结果的准确性。研究成果可为后续预制拼装钢管混凝土桥墩的设计与应用提供试验基础。     

组合型外包钢板连接预制拼装桥墩拟静力试验

组合型外包钢板连接是一种新型预制拼装桥墩连接方式,为了研究组合型外包钢板连接预制拼装桥墩的抗震性能,采用拟静力缩尺模型试验的方法,按照缩尺比1:3.75设计并加工了3组桥墩试验模型,分别为组合型外包钢板连接非承插式试件、承插式试件及同尺寸对比现浇试件,对承插式、非承插式以及对比现浇试件在水平往复作用下的破坏形态、滞回和...     

承插式预制拼装桥墩抗震性能研究综述

承插式连接构造是预制桥墩与承台之间的一种拼接方式,与灌浆套筒和灌浆波纹管等以钢筋为对接单元的拼接构造相比施工精度要求较低,与现浇湿接缝,预应力节段干接等构造相比现场作业少,是桥梁下部结构预制拼装的一种有力竞争方案。现从试验研究、理论研究和工程应用三个方面对承插式构造抗震性能研究进行综述,以促进该技术在国内预制拼装桥墩建设中的应用。     

城市下穿隧道引坡U型槽结构设计研究

城市下穿隧道引坡段多采用挡土墙和U型槽结构,U型槽结构常在引坡路面结构低于地下水位段采用。为研究U槽结构的配筋设计方法和优化方案,基于Midas软件,U型槽采用支承在弹性地基上的结构模型进行计算分析,对配筋方案进行验算。拟定U型槽按侧墙高度6m、8m和10m设计为三种结构尺寸形式。侧墙、底板结构随侧墙高度增加而增厚,侧墙根部厚度最大,悬臂端厚度最小,中间以1∶12.5的斜率变化。不同侧墙高度的结构钢筋布置相似,随侧墙高度增加,主要受力钢筋直径从25mm增大到32mm。计算表明,结构弯矩和剪力最大值位于底板与侧墙相交处,U型槽拟定的结构设计方案的正截面抗弯承载力、斜截面抗剪承载力和裂缝宽度均满足规范要求。侧墙高8m～10m的U型槽结构主受力钢筋直径从32mm降为28mm,结构验算符合规范要求。直径过大的钢筋现场加工困难,在结构验算符合规范的前提下,可适当减小钢筋直径。     

中马友谊大桥引桥下部结构优化设计

中马友谊大桥引桥为跨度30m预应力混凝土I形梁桥,浅水区引桥1号~3号墩原设计方案为"T形"大悬臂墩,通过高度为2.5m的矩形承台与4根直径1.5m钻孔灌注桩相连。承台施工需开挖礁灰岩厚度5.1~6.1m,施工效率低、破坏珊瑚礁、扰乱海洋生态环境。优化后方案取消了承台结构,采用桩柱式桥墩,桥墩与直径2.0m桩基直接相连,2个墩柱的横桥向中心间距为9m。利用空间有限元软件,分析墩高对桥墩和盖梁受力特性的影响。计算结果表明,当墩高在4.7~6.2m范围时,桥墩各构件受力更为合理。优化后的桩柱式墩在外观上与原设计相似;避免设置承台结构,减少开挖礁灰岩,有效地保护了环境。     

基于焊接钢板定位的装配式桥墩抗震性能分析

采用灌浆波纹管作为桥墩预制构件连接形式时,波纹管和插入钢筋的位置固定是关键问题.为此提出在柱底和承台上表面安置两块带孔定位钢板,以确保波纹管与钢筋的精准定位,再对钢板进行焊接操作以保证连接性能.为研究采用焊接钢板定位的装配式桥墩的抗震性能,设计不包含焊接钢板和采用焊接钢板定位两种装配式桥墩构件的缩尺模型,进行拟静力试验...     

基于套筒连接的装配式双柱桥墩模型的有限元分析

检验基于灌浆套筒连接的装配式桥梁下部结构在横桥向水平往复荷载下的抗倾覆能力,为北方地区装配式桥梁结构化施工提供可靠的数据参考。笔者基于ABAQUS有限元分析软件,探究两类桥墩塑性铰区域的形成及发展,分析混凝土及钢筋结构的屈服及破坏过程。研究结果表明装配式桥墩结构构件之间的摩擦力,使得墩柱上端塑性铰区域的竖向钢筋早于现浇桥墩屈服;屈服强度253.56k N小于现浇桥墩260.60k N,承载能力286.31k N略低于现浇桥墩294.43k N;装配式桥墩的初始刚度较大;加载后期套筒刚度的降低以及摩擦力使得桥墩刚度退化略微大于现浇桥墩,并且累积耗能略低;但装配式桥墩的延性略好于现浇桥墩;本文所设计的采用半灌浆套筒连接的装配式双柱桥墩具备与现浇桥墩相当的抗震性能,可以用于实际工程施工。     

混合接头装配式方钢管约束混凝土桥墩抗震性能研究

为了解混合接头(灌浆套筒和钢管剪力键相结合)及方钢管约束对装配式方形截面混凝土桥墩抗震性能的影响，分别制作混合接头连接+方钢管约束、灌浆套筒连接+方钢管约束、灌浆套筒连接+无约束的装配式方形截面混凝土桥墩试件各1根开展拟静力试验及有限元计算，分析各桥墩试件的破坏模式、结构延性、耗能能力、强度退化、刚度退化、残余位移等抗震性能及影响参数。结果表明：装配式方钢管约束混凝土桥墩试件的破坏形态基本相同，均为压弯破坏。与无约束的装配式混凝土桥墩试件相比，装配式方钢管约束混凝土桥墩试件的水平荷载峰值和位移延性系数更高；与灌浆套筒连接的装配式方钢管约束混凝土桥墩试件相比，采用混合接头连接的装配式方钢管约束混凝土桥墩试件滞回曲线更饱满、无明显捏缩，抗震性能更好。对于混合接头装配式方钢管约束混凝土桥墩，增大轴压比和降低长细比可提高桥墩的承载力，但降低了延性；增大约束系数可提高桥墩的承载力和延性，建议混合接头装配式方钢管约束混凝土桥墩的轴压比≤0.3,长细比≤12,约束系数取0.58～0.90。     

超大尺寸承台预制混凝土围堰施工与计算分析

马来西亚石晶咖大桥主桥为(200+400+200) m预应力混凝土双塔斜拉桥，主墩承台采用八边形结构，长42.5 m、宽30 m、高5 m。该桥主墩承台采用预制混凝土围堰施工，围堰主要由围堰壁板系统(包括预制混凝土壁板、现浇湿接缝、安装支撑)和围堰底板系统(包括预制混凝土底板、底板梁、现浇湿接缝、局部现浇混凝土层)组成。为缩短建设工期，提高施工便捷性和安全性，结合马来西亚水上建设条件，围堰采用分块设计、分块施工方案，即壁板及底板分块工厂预制，现场拼装后焊接连接钢筋，而后浇筑混凝土形成整体。为验证施工方案的安全性，采用MIDAS Civil软件建立围堰有限元模型，分析高水位和低水位2种最不利工况下围堰结构的弯矩。计算结果表明：2种工况下结构的受力均满足规范要求，该桥采用的预制混凝土围堰施工方案可以满足结构安全性要求。该桥承台围堰底板已完工，底板各部位受力状况与设计基本一致。     

港珠澳大桥承台墩身工厂化预制施工技术

港珠澳大桥浅水区非通航孔桥采用浅埋式预制墩台结构,墩高19.143~42.974m,承台尺寸为15.6m×11.4m×4.5m;预制承台及其底节墩身最高18.5m,最重2 370t;墩身采用矩形空心墩结构;承台及墩身分别采用C45、C50混凝土。该桥承台、墩身采用整体预制施工,在自动化钢筋加工车间利用数控钢筋弯曲机加工钢筋,经验收合格后运输至场内指定位置进行钢筋绑扎、安装,承台钢筋绑扎后整体横移至预制台座上,墩身钢筋通过龙门吊机整体吊装插入承台钢筋,安装模板,进行承台、墩身的一次性整体浇筑,待混凝土达到设计强度后拆除模板,将承台、墩身横移至存放台座完成预制。目前,已完成32个桥墩的承台、墩身的工厂化预制施工,施工质量良好。     

CRC+AC复合式路面配筋率设计指标研究

连续配筋水泥混凝土(Continuously Reinforced Concrete,简称为CRC)+沥青混凝土(Asphalt Concrete,简称为AC)复合式路面的配筋设计方法尚不完善,根据气候条件,各地用的配筋量也有较大区别。在连续配筋水泥混凝土路面上加铺不同厚度的沥青层,将改变连续配筋水泥混凝土路面内的温度场和温度应力分布状态,并影响钢筋位置的裂缝宽度。文中利用自行开发的RP_TMP路面温度场计算程序,计算了5cm、10cm、15cm等3种加铺层厚度对水泥混凝土路面温度应力及钢筋位置裂缝宽度的影响;采用美国AASHTO2002设计指南中平均开裂间距和裂缝宽度确定方法,以裂缝宽度不超过0.5mm作为控制指标。计算结果显示,AC层的厚度每增加1cm,配筋率大约可以降低0.01%。研究计算结果可以用于指导复合式路面的配筋设计。