节段拼装桥墩拟静力试验研究
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节段 拼 装桥墩 拟静 力试验 研 究
赵 宁 ，魏 红 一
ຫໍສະໝຸດ Baidu
（ 同济 大学桥 梁工 程 系）
摘 要 ： 采 用 拟 静 力试 验 方 法 比较 承 插 式 和节 段 式 两 种 预 制 拼 装 桥 墩 在 循 环 荷 载 作 用 下 的滞 回 曲 线 、 架 曲 线 、 性 性 能 、 骨 延 耗 能 能 力 、 余 变 形 和墩 柱 曲 率分 布 的 异 同 。试 验结 果表 明 ： 应 力 筋 提 高 了 构 件 的 自复 位 能 力 ， 耗 能 能 力 降 低 ； 插 式 构 件 破 坏 残 预 而 承 形 态 是 弯 曲 为 主 的 延 性 破 坏 ， 架 曲 线具 有 强 度 稳 定段 ， 平 抗 力 和耗 能 能 力 较 优 ； 段 式 构 件 集 中 在 节 缝 区域 破 坏 ， 余 位 移 比 骨 水 节 残
３ ． ＭＰ 。纵筋 采用 ＨＲ ３ ５热 轧 钢 筋 （Ｉ 钢 ） 直 ２４ ａ Ｂ３ Ｉ级 ， 径 为 １ ｍｍ 或 者 １ ｍｍ， 拉 强 度标 准 值 为 ３ ５ ａ ２ ０ 抗 ３ ＭＰ 。 箍 筋采 用 ＨＲ ３ ５热 轧 １级 光 圆 钢 筋 ， 径 为 ６ ｍ， Ｂ３ 直 ａ ｒ
承插式构件小得多 。 关 键 词 ： 节 段 拼 装 桥 墩 ；拟 静 力 试 验 ；抗 震 性 能 ；滞 回 曲线 ；残 余 位 移
０ 引 言
柱 身尺 寸 ３０ ６ ｍｍ× ５ ０ ０ ｍｍ × １２ ０ ４ ｍｍ ， 台 尺 寸 承
桥 梁 结 构 除 满 足 安 全 耐 久 外 ， 应 满 足 通 过 快 速 还
１２ ０ ０ ｍｍ×ｌ２ ０ ０ ｍｍ×５ ０ ０ ｍｍ， 载 端 尺寸 ６ ０ ｍ× 加 ０ｒ ａ ６０ ０ ｍｍ ×３ ０ ６ ｍｍ。为 锚 固预 应 力 筋 及 伸 出应 变 片导 线 ， 台底 部 留 出 ５ ０ ｍ×１ ０ 承 ０ｒ ａ ２ ｍｍ ２ ０ ｘ １ ０ ｍｍ 凹槽 。
节段 进行 预制 ， 过 拼装 与盖 梁或 墩 帽组成 的桥墩 。 通
加 载 支座 中 心 到 墩 顶 距 离 为 １ ０ ｍ， 柱 有 效 高 度 ５ｒ 墩 ａ
１７ ０ ５ ｍｍ。 构件 的 有 效 剪 跨 比为 ４ ８ （ 载 方 向沿 截 ．６ 加
面短边 ） 。混 凝 土设计 强度 为 Ｃ ０ 抗 压 强度 标准 值 为 ５，
钢 筋 混 凝 土 桥 墩
插 入
实 心 截 面 ， 接 缝 ， 应 力 筋 边 缘 布 置 ， 三 无 黏 结 预 应 力 干 预 ＝段
Ｓ ４
钢 筋 混 凝 土 桥 墩
ｌ — ＿ 厂 — ７］ — ｌ
图 １ Ｓ 。 ２承 插 示 意 图 ， 留钢 筋 对 焊 １Ｓ 预
构 件 编 号 构 件 描 述
Ｓ １
Ｓ ２
Ｓ ３
实 心 截 面 ， 插 式 ， 通 钢 筋 混 凝 土 桥 墩 承 普
实 心 截 面 ， 插 式 ， 应 力 中心 布 置 混 凝 土 桥 墩 承 预 实 心 截 面 ， 接 缝 ， 应 力 筋 中 心 布 置 ， 段 无 黏 结 预 应 力 干 预 三
施工 减少对 周 边交 通 干 扰 、 短 阻 塞 时 间 和 降低 施 工 缩 中产 生 的各 种 噪声 等 问题 。巨大 的跨海 桥 梁工 程受 到
有 限的海 上施 工 平 台 和复 杂 气 候 条 件 等 因 素 的制 约 ，
因此 工业化 节 段拼装 施 工技术 应 运而生 。节 段 拼装 桥 墩 的结构形 式 分两种 ： 以立柱 、 梁作 为独立 构 件进 行 盖 预制 ， 通过 拼装 组成 的桥 墩 ； 将立 柱在 立面 上分 成若 干
节段 拼装 桥墩 的主 要特 点是 ： 工期 短 ， 在预 制场 预 制构 件 ， 周 围环 境 干 扰 少 ， 相对 来 说 运输 、 重 机 受 但 起
抗 拉 强 度 标 准 值 为 ３５ ａ ３ ＭＰ 。预 应 力 钢 筋 采 用
１．４ ５ ２ 高强度 低松 弛 钢绞线 ， 应力 筋屈 服强 度 和抗 拉 预 强 度标 准值 分别 为 １６ ０ ａ和 １８ ０ ａ ７ ＭＰ ６ ＭＰ 。 通过 轴 压 比模 拟 上 部 结 构 质 量 。轴 压 比 卵 Ｎ／ 一 Ａ 其 中 Ｎ 为 恒 载 产 生 竖 向力 和 预 应 力 筋 合 力 ， ｆ 厂 为混凝 土抗 压强 度 ， 为毛 截 面面 积 。恒 载 和预 应 力 Ａ 筋 分 别产 生 １ 轴压 比。 ０
收 稿 日 期 ： ０ ８０ — ７ ２ ０ — ９２
基金项 目： 国家 自然 科 学 基 金项 目（ ０ ０ ０ ２ ５５８３）
２ 上吗 么魄 Ｎ ４２８ ４ ｏ Ｏ ． ０
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…
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◎
ｓ ３和 ｓ ４模 型 的施 工 如 图 ２所 示 ， 段 预 制 构 件 节
通过 预应 力筋 连接 。所 有节 缝 为干节 缝 。
１ ２ 构 件 制 作 ．
械设 备要求 较 高 。施 工 工 序 主 要 为 预 制构 件 、 装 连 安 接与 混凝 土填 缝 。其 中拼 装 节 缝 是关 键 工序 ， 要 牢 既
固、 全 ， 要 结构 简单 便 于施工 。 安 又
１ 试 验 概 况
１１ 构 件设计 ．
国＃ ￣ 关 试验 研究 成 果给本 文 的试验 设计 和 实施 ＩＨ － 提供 了参 考和 启发 。构件设 计 概况 见表 １ 。
ｓ和ｓ １ ２模 型 的施 工 如 图 １所 示 ， 身 构 件 定 位 墩
于承 台 的预 留槽 内 ， 焊接 墩身 与 承 台内预 留钢筋 ， 置 设 箍筋 ， 四周 立 模 板后 浇 筑 混 凝 土 。起 架 立 支撑 作 用 的 短柱 配置 构造 钢筋 。
表 ｌ 构 件 设 计 概 况
边缘 预应 力 钢筋
一
加载方向 —。
加 载 方 向
节段 拼 装桥墩 拟静 力试验 研 究
赵 宁 ，魏 红 一
ຫໍສະໝຸດ Baidu
（ 同济 大学桥 梁工 程 系）
摘 要 ： 采 用 拟 静 力试 验 方 法 比较 承 插 式 和节 段 式 两 种 预 制 拼 装 桥 墩 在 循 环 荷 载 作 用 下 的滞 回 曲 线 、 架 曲 线 、 性 性 能 、 骨 延 耗 能 能 力 、 余 变 形 和墩 柱 曲 率分 布 的 异 同 。试 验结 果表 明 ： 应 力 筋 提 高 了 构 件 的 自复 位 能 力 ， 耗 能 能 力 降 低 ； 插 式 构 件 破 坏 残 预 而 承 形 态 是 弯 曲 为 主 的 延 性 破 坏 ， 架 曲 线具 有 强 度 稳 定段 ， 平 抗 力 和耗 能 能 力 较 优 ； 段 式 构 件 集 中 在 节 缝 区域 破 坏 ， 余 位 移 比 骨 水 节 残
３ ． ＭＰ 。纵筋 采用 ＨＲ ３ ５热 轧 钢 筋 （Ｉ 钢 ） 直 ２４ ａ Ｂ３ Ｉ级 ， 径 为 １ ｍｍ 或 者 １ ｍｍ， 拉 强 度标 准 值 为 ３ ５ ａ ２ ０ 抗 ３ ＭＰ 。 箍 筋采 用 ＨＲ ３ ５热 轧 １级 光 圆 钢 筋 ， 径 为 ６ ｍ， Ｂ３ 直 ａ ｒ
承插式构件小得多 。 关 键 词 ： 节 段 拼 装 桥 墩 ；拟 静 力 试 验 ；抗 震 性 能 ；滞 回 曲线 ；残 余 位 移
０ 引 言
柱 身尺 寸 ３０ ６ ｍｍ× ５ ０ ０ ｍｍ × １２ ０ ４ ｍｍ ， 台 尺 寸 承
桥 梁 结 构 除 满 足 安 全 耐 久 外 ， 应 满 足 通 过 快 速 还
１２ ０ ０ ｍｍ×ｌ２ ０ ０ ｍｍ×５ ０ ０ ｍｍ， 载 端 尺寸 ６ ０ ｍ× 加 ０ｒ ａ ６０ ０ ｍｍ ×３ ０ ６ ｍｍ。为 锚 固预 应 力 筋 及 伸 出应 变 片导 线 ， 台底 部 留 出 ５ ０ ｍ×１ ０ 承 ０ｒ ａ ２ ｍｍ ２ ０ ｘ １ ０ ｍｍ 凹槽 。
节段 进行 预制 ， 过 拼装 与盖 梁或 墩 帽组成 的桥墩 。 通
加 载 支座 中 心 到 墩 顶 距 离 为 １ ０ ｍ， 柱 有 效 高 度 ５ｒ 墩 ａ
１７ ０ ５ ｍｍ。 构件 的 有 效 剪 跨 比为 ４ ８ （ 载 方 向沿 截 ．６ 加
面短边 ） 。混 凝 土设计 强度 为 Ｃ ０ 抗 压 强度 标准 值 为 ５，
钢 筋 混 凝 土 桥 墩
插 入
实 心 截 面 ， 接 缝 ， 应 力 筋 边 缘 布 置 ， 三 无 黏 结 预 应 力 干 预 ＝段
Ｓ ４
钢 筋 混 凝 土 桥 墩
ｌ — ＿ 厂 — ７］ — ｌ
图 １ Ｓ 。 ２承 插 示 意 图 ， 留钢 筋 对 焊 １Ｓ 预
构 件 编 号 构 件 描 述
Ｓ １
Ｓ ２
Ｓ ３
实 心 截 面 ， 插 式 ， 通 钢 筋 混 凝 土 桥 墩 承 普
实 心 截 面 ， 插 式 ， 应 力 中心 布 置 混 凝 土 桥 墩 承 预 实 心 截 面 ， 接 缝 ， 应 力 筋 中 心 布 置 ， 段 无 黏 结 预 应 力 干 预 三
施工 减少对 周 边交 通 干 扰 、 短 阻 塞 时 间 和 降低 施 工 缩 中产 生 的各 种 噪声 等 问题 。巨大 的跨海 桥 梁工 程受 到
有 限的海 上施 工 平 台 和复 杂 气 候 条 件 等 因 素 的制 约 ，
因此 工业化 节 段拼装 施 工技术 应 运而生 。节 段 拼装 桥 墩 的结构形 式 分两种 ： 以立柱 、 梁作 为独立 构 件进 行 盖 预制 ， 通过 拼装 组成 的桥 墩 ； 将立 柱在 立面 上分 成若 干
节段 拼装 桥墩 的主 要特 点是 ： 工期 短 ， 在预 制场 预 制构 件 ， 周 围环 境 干 扰 少 ， 相对 来 说 运输 、 重 机 受 但 起
抗 拉 强 度 标 准 值 为 ３５ ａ ３ ＭＰ 。预 应 力 钢 筋 采 用
１．４ ５ ２ 高强度 低松 弛 钢绞线 ， 应力 筋屈 服强 度 和抗 拉 预 强 度标 准值 分别 为 １６ ０ ａ和 １８ ０ ａ ７ ＭＰ ６ ＭＰ 。 通过 轴 压 比模 拟 上 部 结 构 质 量 。轴 压 比 卵 Ｎ／ 一 Ａ 其 中 Ｎ 为 恒 载 产 生 竖 向力 和 预 应 力 筋 合 力 ， ｆ 厂 为混凝 土抗 压强 度 ， 为毛 截 面面 积 。恒 载 和预 应 力 Ａ 筋 分 别产 生 １ 轴压 比。 ０
收 稿 日 期 ： ０ ８０ — ７ ２ ０ — ９２
基金项 目： 国家 自然 科 学 基 金项 目（ ０ ０ ０ ２ ５５８３）
２ 上吗 么魄 Ｎ ４２８ ４ ｏ Ｏ ． ０
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◎
ｓ ３和 ｓ ４模 型 的施 工 如 图 ２所 示 ， 段 预 制 构 件 节
通过 预应 力筋 连接 。所 有节 缝 为干节 缝 。
１ ２ 构 件 制 作 ．
械设 备要求 较 高 。施 工 工 序 主 要 为 预 制构 件 、 装 连 安 接与 混凝 土填 缝 。其 中拼 装 节 缝 是关 键 工序 ， 要 牢 既
固、 全 ， 要 结构 简单 便 于施工 。 安 又
１ 试 验 概 况
１１ 构 件设计 ．
国＃ ￣ 关 试验 研究 成 果给本 文 的试验 设计 和 实施 ＩＨ － 提供 了参 考和 启发 。构件设 计 概况 见表 １ 。
ｓ和ｓ １ ２模 型 的施 工 如 图 １所 示 ， 身 构 件 定 位 墩
于承 台 的预 留槽 内 ， 焊接 墩身 与 承 台内预 留钢筋 ， 置 设 箍筋 ， 四周 立 模 板后 浇 筑 混 凝 土 。起 架 立 支撑 作 用 的 短柱 配置 构造 钢筋 。
表 ｌ 构 件 设 计 概 况
边缘 预应 力 钢筋
一
加载方向 —。
加 载 方 向