结构

伴随我国城市化建设和道路交通运输的不断发展,由城市快速路和主干道组成的城市立交道路系统也得到前所未有的发展,城市干道立交建设日渐进入鼎盛时期[1]。寻求一种快速高效、工业化程度高的建桥手段来适应城市发展的需要已成为一个重要课题。为了加快城市立交桥梁的施工速度、减轻交通拥堵,本文提出了一种整浇装配式预应力桥墩的方案。该桥墩具有的特点是桥墩全部由预制构件组成,这些构件可以在工厂生产,现场安装,通过后张预应力技术和后浇混凝土技术,使其成为一个整体,共同受力。本文的研究思路是首先对整浇装配式预应力桥墩进行方案设计,分别验算预制盖梁、预制墩身和预制承台这三个构件在施工阶段和使用阶段的承载力,并与ANSYS计算结果进行比较。其次,通过京都大学装配式桥墩试验结果,用ANSYS软件模拟分析,对其进行抗震性能研究。最后,本文提出了整浇装配式预应力桥墩的实际施工方法。通过手算方法和ANSYS分析,得出的主要结论如下:(1) ANSYS软件的计算结果表明,在考虑材料非线性的情况下,预制盖梁、预制墩身和预制承台在施工阶段和使用阶段均满足混凝土的抗压承载力要求,在静力作用下该装配式桥墩安全可靠。(2)在静力作用下,装配式预应力桥墩的最大位移发生在桥墩的顶部。在工况一的作用下产生最大竖向位移,其值等于1.884mm;在工况二的作用下产生顺桥向的最大水平位移,其值等于0.72mm;在工况三的作用下产生横桥向的最大水平位移,其值等于1.94mm。(3)试件PC1的试验滞回曲线与ANSYS软件模拟的滞回曲线比较吻合,两者的抗力接近,而曲线在来回路线上有差距,主要是因为在ANSYS模拟时没有考虑钢筋的粘结滑移作用。分析结果表明,装配式桥墩的低周反复荷载试验的研究性能良好,可以较好地吸收地震能量。(4)将PC2的试验结果与ANSYS软件的模拟结果进行对比,可以发现两者形状大体相同,但在具体位置差距还是比较大。这说明在大轴压比下,用ANSYS模拟装配式桥墩试验的效果不太理想,模型有待改进。(5)该装配式桥墩构造简单,施工方便,便于工业化生产,可以缩短工期,缓解交通压力,满足城市建桥的发展趋势。