结构体系分析与设计

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技术特点
2.3.3 小结 设计者基于不同的视角对连接方式采取了不同的方案，两种连接方式在本项目 均取得了很好的应用，也同样存在一定的不足，仍需根据工程实践经验进一步总结 完善，两者间的比选尚需在运营期更长的时间内予以验证。
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抗震性能提升方法
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抗震性能提升方法
预制拼装桥墩的劣势
1、预制拼装桥墩的延性和滞回耗能能力较弱 2、地震时预制拼装桥墩的塑性铰区节段在较大纵向压应变下形 成柱脚的刚性转动，可能导致该区域节段保护层混凝土大量开裂 甚至压碎
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应用实例
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应用实例
研究背景
干接缝连接：采用后张预应力连接， 通过预应力筋串联各个预制节段 缺点：震后桥墩整体损伤较小，桥墩节段接缝处出现局部破坏； 无黏结预应力筋可提高桥墩的自复位能力，但耗能能力较小 地震作用下，接缝界面受力情况复杂 局部受力破坏失效现象突出 解决方案： （1）采用高强螺栓和连接钢管将节段预制桥墩节段进行机械连接，避免 高空焊接引起的焊缝缺陷，且拼装时螺栓孔可起到一定的定位功能，利 用连接钢管提高结构的耗能能力和抗剪能力； （2）在前述构造基础上，在桥墩内施加轴向无黏结后张预应力筋以提供 自复位能力，并且可通过调节上下接缝处连接钢管尺寸，实现上下接缝 开口均匀分配
预制墩身与承台的连接 杭州湾大桥采用湿接头连接，由于接头区受力复杂，
容易开裂。
港珠澳大桥采用底节墩身与承台整体预制，避免在两 者交界面形成施工缝，从而改善接头受力，提高了结构耐 久性。
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技术特点பைடு நூலகம்
2.3 预制墩身接高技术 2.3.1 干接方案 深水区非通航孔桥预制 1、墩身运至现场预对位，调整平面偏差 2、测量墩身倾斜度，起吊墩身，填塞镀锌薄铁片调整
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应用实例
试验过程
试件：1:3缩尺模型 BCC试件（螺栓连接预制拼装 CFST 桥墩） UBCP-BCC 试件（螺栓连接预应力 CFST桥墩）， 加载过程：先力控制加载，后位移控制加载
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应用实例
试验结果分析
BCC试件加载结束后，钢管混凝土节段外观基本无显著损伤，只 是螺栓出现了不同程度变形
UBCP-BCC试 件 加载结束后钢管混凝土节段外观基本 无明显损伤，基础连接钢管预留螺栓孔受压变形明显
墩身之间在国内率先采用干
接缝形式进行连接，避免了 现场浇筑混凝土，不仅简化 了现场作业工序，缩短施工 周期，而且有利于确保结构 的工程质量，提高了结构耐 久性。
垂直度
3、连接上下节段墩身的预应力粗钢筋
4、拼接缝涂抹环氧树脂
5、再次下放上节墩身，张拉预应力粗钢筋 28天后复拉、压浆、封锚
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技术特点
5 预制墩台
END
请老师批评指正，谢谢
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研究背景
2.2.2 技术上的突破
预制承台技术
在国内首次采用预制技术施工 埋置式承台，设计过程中开展了埋
承台预制
置式墩台专题研究及现场足尺试验
，对于相关技术难点和关键技术予 以验证。 实践表明，该方案具有施工便 捷、迅速，混凝土质量优良，结构 整体性好等优点。
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研究背景
2.2.2 技术上的突破
Ⅰ级）提高25%用于本项目设计：海计算。按香港《United
Kingdom Highways Agency’s Departmental StandardBD 37/01》规定的汽车荷载进行计算复核；
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工程实例
研究背景
本项目桥梁工程全长22.9公里，非通航孔桥占87.6%，是本 项目建设工期、工程质量、工程投资的控制因素。 为全面实现大桥总体建设目标，非通航孔桥建设广泛应用了 预制化技术，基础采用墩台预制吊装施工，上部结构均采用整孔
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装配式桥墩抗震性能的提升方法
不同提升方法的对比
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装配式桥墩抗震性能的提升方法
改进思路
1、提高抗力 （1）提高桥墩的强度、刚度及承载力：如早期的采用钢套筒约 束以提升刚度，采用新型混凝土材料以提高强度和承载力，改进 节段连接形式以提高抗剪能力 （2）增强桥墩的延性：增强其延性对提高体系的抗震能力具有 重要作用 2、减小结构需求 （1）减震：利用特制减震构件或者装置，使结构在强震时首先 进行塑性，以消耗传入结构体系的能量 （2）隔震：利用隔震体系，阻止地震能量传入主体结构，如设 置隔震支座
预制、架设。
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技术特点
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技术特点
2.1 预制墩身技术应用回顾 东海大桥模式—底节墩身预制，现浇接高 不足：未能实现最大限度减小海上现浇作业的 目标 杭州湾跨海大桥模式—在控制吊高及吊重的基 础上，整体预制 不足：港珠澳平均墩高较高，无法实现全部墩 身预制目标。
上述工程均采用一次吊装，没有多节段安装的先例，无法解决高墩预制安 装。
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应用实例
试验结果分析
滞回曲线饱满，均表现出良好的耗能能力 在达到一定水平位移后出现二次刚度，承载能力再次显著提高。 产生差异的原因：后张无黏结预应力筋的引入
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应用实例
试验结果分析
BCC试件水平力-位移滞回环呈马鞍形 UBCP-BCC试件的滞回环呈梭形，且在达到最大位移后反方向加 载回到初始位置时， UBCP-BCC试件所需恢复力较小，其原因是 无黏结后张预应力为 UBCP-BCC 试件提供了部分恢复力 推断：如果加大预应力或减小连接钢管强度，经合理设计，试件 可在震后自复位回到初始位置，减小震后残余位移。
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应用实例
试验结论
都具有较高的承载能力和良好的耗能能力，滞回曲线饱满。
抗侧承载能力出现明显的屈服平台和二次刚度现象。 轴向后张无黏结预应力的引入可以提高节段预制拼装桥墩的自复 位能力 合理设计连接钢管强度可实现预制节段桥墩各接缝处开口均匀分 布的设计理念，通过２个试件的拟静力往复加载试验初步验证了 这一设计理念。 该设计理念能充分利用各节段强度，充分发挥材料性能，同时避 免墩顶发生过大水平位移。
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装配式桥墩抗震性能的提升方法
结论
(1) 针对装配式桥墩抗震性能提升方法的研究通常主要是基于试 验或数值模拟开展的，而相关的理论分析成为相对薄弱环节 (2) 装配式桥墩研究当前以单柱墩为主，较少涉及式双柱墩的抗 震性能研究，而双柱式桥墩在实际桥梁结构中应用广泛 (3) 部分提升方法在增强装配式桥墩的抗震性能的同时，同时也 较大提高了结构设计与施工难度 (4) 目前相关研究主要集中于装配式桥墩构件，而较少从桥梁结 构体系的角度来研究其抗震性能
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技术特点
2.3.2 湿接方案 1、上节墩身吊装并支撑于下节墩身顶面 临时支点 2、三向调节装置精确调整上节段墩身姿 态及位置
3、浇注湿接头混凝土
4、二次浇注临时支撑装置处的墩身混凝 土
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技术特点
2.3.2 湿接方案 墩身的大节段预制安装要满足安装精度，势必大幅提高承台的安装精度，这对 于恶劣海况条件下施工是极大的挑战。 采用湿接头连接方式，具有以下优点： 1）便于在现浇混凝土范围内，调整上节预制墩身的安装精度，从而消除安装 误差，这对于高度较大的预制墩身安装精度控制具有重要意义。 2）避免采用预应力体系，回避预应力体系失效或遭腐蚀带来的耐久性风险， 且结构动力性能较优。
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技术特点
2.1 预制墩身技术应用回顾 东海大桥和杭州湾跨海大桥预制墩身与承 台连接方式：均采用现浇湿接头的连接方式， 节段之间不设接头
不足：①现浇接头放在墩身和承台之间，
受力比较复杂，接头区域出现裂纹病害；②承 台和较高的墩身均需现浇，质量无法保证。
上述问题需要进一步研究解决。
杭州湾湿接头方案
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3、桥墩各节段主要依靠预应力连接，抗剪能力相对较弱
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抗震性能提升方法
改进趋势
1、不同形式构件相组合 预制拼装桥墩的底部节段钢套筒对素混凝土进行约束，滞回耗能 能力增加 不同形式的节段间刚度差别较大，易成为薄弱环节 会较大幅度增加施工难度或工程造价
2、采用新型结构材料 混凝土材料： 在墩底采用工程水泥基复合料 (ECC) 增加了结构的延性和承载能力，减小了塑性铰区的损伤和残余位移
预制装配式桥墩的抗震性能研究
CONTENT
1 工程实例 3
抗震性能 提升方法
2 问题分析 4 应用实例
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工程实例
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工程实例
珠海
香港
工程总长约50公里，是世界上规模最大的 跨海工程。建成通车之后，“香港上班、珠 海居住”将成为可能。 澳门
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工程实例
(1) 公路等级：高速公路； (2) 设计速度中桥梁设计速度为100km/h； (3) 行车道数：双向六车道； (4) 设计寿命：120 年； (5) 建筑限界：路面总宽度：33.10m； (6) 设计规范：同时满足三地规范要求； (7) 设计荷载：将现行交通运输部颁《公路桥梁设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.3.1 条规定的汽车荷载中规定的汽车荷载（公路－
2.3.1 干接方案 采用强度高、锚固回缩小 的大直径高强螺纹钢筋，滚压 连续全螺纹可有效降低锚具的 回缩，提高锚固性能。 锚固体系包括四个部分： 张拉锚固系统、固定端锚固系 统、钢筋接长系统、波纹管连 接密封系统。
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技术特点
2.3.1 干接方案 采用强度高、锚固回缩小 的大直径高强螺纹钢筋，滚压 连续全螺纹可有效降低锚具的 回缩，提高锚固性能。 锚固体系包括四个部分： 张拉锚固系统、固定端锚固系 统、钢筋接长系统、波纹管连 接密封系统。
技术特点
2.2 港珠澳大桥预制墩台技术的突破 2.2.1 设计理念的突破
杭州湾跨海大桥施工方案的确定，基于当时施工装备和施工能力；港珠澳大桥 建设者秉承“需求引导设计”的理念，考虑到机具设备能力的大幅提升，提出了墩
身、承台采用大节段预制安装方案，最大程度减少海上施工，从技术上突破吊装重
量、接头施工的限制。
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抗震性能提升方法
改进趋势
3、设置耗能装置 (1) 耗能钢筋 (2) 外置耗能器：易于拆除和更换
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装配式桥墩抗震性能的提升方法
改进趋势
4、 改进节段形式与连接方式 （1）节段形式：对于高度相对较小的桥墩，可以考虑在竖直方向进行划分 （2） 节段与承台连接：底部节段受力较集中而容易发生损伤，因此底部节 段与承台的连接较为重要 （3）节段间的连接：接缝处可能先发生剪切破坏，应提高抗剪能力