節段拼裝預應力混凝土橋樑結構體系抗震性能研究

《節段拼裝預應力混凝土橋樑結構體系抗震性能研究》是依託同濟大學，由王志強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：節段拼裝預應力混凝土橋樑結構體系抗震性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王志強
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

我國高速公路網和城市化進程的加速，促進了節段拼裝施工技術在跨海峽長大橋樑和城市高架橋建設中的套用。但隨著節段拼裝施工技術在高地震危險區域的套用，面臨的一個重要技術問題就是採用這種技術施工的預應力混凝土橋樑結構體系的抗震性能如何？這也成為困擾橋樑設計工程師和業主的技術難題。為解決此技術難題，擬開展的主要研究內容如下：①通過大比例尺擬靜力試驗研究不同構造方式下節段拼裝預應力混凝土主梁及其接縫的滯回特性、延性變形、耗能特性等；②研究節段拼裝預應力混凝土主梁的接縫開展情況以及主梁的潛在破壞模式；③建立節段拼裝預應力混凝土橋樑結構體系地震作用下的結構損傷累積、乃至倒塌的理論分析模型和計算方法；④研究節段拼裝預應力混凝土橋樑結構體系的抗震性能、易損部位和破壞倒塌機理；⑤分別從構件、結構層次研究對節段拼裝預應力混凝土橋樑體系在地震作用下累積損傷行為進行有效控制的各種方法和措施。

結題摘要

預製節段拼裝混凝土施工技術相對傳統的現澆施工技術具有明顯的優越性，採用節段拼裝施工建造的橋樑的抗震性能信息缺乏阻礙了其在我國高地震危險區域橋樑建造中的套用，為此，本項目開展了節段拼裝預應力混凝土橋樑結構體系的抗震性能研究。主要研究內容有：1、針對我國節段拼裝預應力混凝土連續梁橋和連續鋼構橋主梁的構造特點，開展節段主梁大比例尺模型的擬靜力試驗，研究主梁延性變形、耗能能力、及拼裝接縫的滯回特性、裂縫逐步開展情況和主梁最終破壞機理；同時開展了新型構造措施下預製立柱的抗震性能試驗研究；2、研究能正確描述預製節段拼裝橋樑主要抗震力學行為的理論數值分析模型和計算方法，並與試驗結果進行校核；3、以典型的節段拼裝預應力混凝土橋樑結構實例為背景，建立數值分析模型，研究節段拼裝預應力混凝土橋樑體系的抗震性能。主要成果有：1、節段拼裝預應力混凝土主梁的擬靜力試驗表明，在體內和體外預應力筋合理布置下，其具有較好的延性變形能力，但耗能能力較弱，拼接縫的張開、閉合對節段梁的力學行為有影響，接縫的相對滑動僅在節段梁接近完全破壞時有一定的影響；新型連線構造的預製拼裝橋墩具有良好的抗震性能，可以滿足預期使用要求；2、通過建立的數值有限元模型對試驗試件的分析比較，表明分析模型可以較好的模擬主要力學行為，但節段主梁三維實體分析有限元模型在反覆荷載作用下，尚不能完全考慮各種非線性因素，收斂不容易保證；3、對四跨節段拼裝預應力混凝土連續梁橋開展抗震性能的初步分析研究表明，採用有、無粘結預應力筋預製拼裝橋墩的耗能主要通過接縫處混凝土的壓碎以及有粘結預應力筋的塑性變形來耗能，耗能能力小於普通混凝土橋墩，但節段拼裝橋墩震後殘餘位移較小；隨著加速度峰值的增大，節段拼裝主梁接縫的最大張開寬度明顯增大；但是震後的接縫殘餘張開寬度很小，表明無粘結預應力筋的自復位能力可以保證主梁震後使用性能。通過本項目的試驗和數值分析研究，初步掌握了節段拼裝預應力混凝土梁橋結構體系的抗震性能及影響因素，為預製節段拼裝混凝土橋在我國高地震危險地區的套用提供了可靠的分析方法和連線構造等資料。