摘 要

随着我国桥梁建设技术的不断改进与发展，以及工业化建造理念的落实，桥梁技术的不断进步和新型材料的不断涌现，桥墩结构向着轻型，高强和快速施工的方向发展。越来越多的桥梁构件通过工厂标准化预制和现场机械化的安装，形成桥梁结构整体，改进了传统现场浇筑施工工艺，产生了良好的经济和环保效益，因此装配式工艺被视为桥梁设计与施工发展的主流方向。随着桥跨结构的预制标准化建造理念，桥墩等下部结构也需要发展相应的预制装配式建造技术。桥墩的受力特性与桥跨结构显著不同，桥墩主要以承压为主，同时要求墩柱结构具有较好的延性和稳定性以抵抗突发地震荷载的作用 。因此，基于对抗震问题的考虑，分析不同构造方法的特点与性能，如何对装配式桥墩进行设计以及设计指标的确定对装配式桥墩进行安全评定显得尤为重要，也更具有工程意义和社会效益。

论文对装配式桥墩展开研究，包括以下内容：

1. 对国内外的主要试验研究成果和理论研究的成果进行叙述，了解装配式桥墩的特征及优点，以及国内外学者在理论与实验研究中所获得的经验和遇到的问题。
2. 根据试验原型建立桥墩有限元模型，利用ABAQUS有限元软件进行模拟分析，并检验结果的一致性。对模型进行水平循环荷载作用下的受力分析，判断应力和挠度等指标是否符合规范要求。
3. 根据文献参考确定影响装配式桥墩抗震性能的参数，对预应力度和预应力筋配筋率进行参数分析。通过改变其中的某个参数，其他参数不改变的方法对每个参数进行分析研究，得到不同参数下的水平力-位移曲线，等效刚度和粘滞阻尼比等曲线，然后分析不同参数对装配式桥墩抗震性能的影响。
4. 通过抗震性能研究最后得出满足装配式桥墩抗震性能的合理参数。并得出提高装配式桥墩抗震性能的方法。

通过本文的研究，验证该结构的合理性，并验证ABAQUS有限元软件模拟分析的正确性。得到符合要求的合理参数，达到符合规范并满足抗震性能要求和经济性的最优设计。

关键词：装配式桥墩；ABAQUS有限元软件；拟静力分析；参数分析

1.Summary

With the continuous improvement and development of bridge construction technology in China, and the implementation of industrialized construction concepts, the continuous advancement of bridge technology and the continuous emergence of new materials, the pier structure is developing in the direction of light, high strength and rapid construction. More and more bridge components are assembled by factory standardization and on-site mechanization to form a whole bridge structure, which improves the traditional on-site pouring construction process and produces good economic and environmental benefits. Therefore, the assembly process is regarded as bridge design and construction. The mainstream direction of development. With the prefabricated standardization construction concept of the bridge span structure, the substructures such as piers also need to develop corresponding prefabricated construction techniques. The bearing characteristics of the pier are significantly different from those of the bridge span. The pier is mainly composed of bearing pressure, and the pier column structure is required to have good ductility and stability to resist the sudden earthquake load. Therefore, based on the consideration of the earthquake resistance problem, the characteristics and performance of different construction methods are analyzed. How to design the assembly pier and determine the design index is particularly important for the safety assessment of the assembled pier, and it also has engineering significance and social benefits.

The paper studies the fabricated piers, including the following:

1) Describe the main experimental research results and theoretical research results at home and abroad, understand the characteristics and advantages of fabricated bridge piers, and the experience and problems encountered by scholars at home and abroad in theoretical and experimental research.

(2) According to the experimental prototype, the finite element model of the pier is established, and the ABAQUS finite element software is used for simulation analysis, and the consistency of the results is tested. The force analysis of the model under horizontal cyclic loading determines whether the indicators such as stress and deflection meet the requirements of the specification.

(3) According to the literature reference, determine the parameters affecting the seismic performance of the assembled pier, and analyze the parameters of the prestressing degree and the prestressing tendon. Each parameter is analyzed by changing one of the parameters, and the other parameters are not changed. The horizontal force-displacement curve, the equivalent stiffness and the viscous damping ratio are obtained under different parameters, and then the different parameters are analyzed. The impact of the seismic performance of the pier.

(4) Through the seismic performance study, the reasonable parameters to meet the seismic performance of the fabricated pier are finally obtained. And the method to improve the seismic performance of the assembled pier is obtained.

Through the research of this paper, the rationality of the structure is verified, and the correctness of the simulation analysis of ABAQUS finite element software is verified. Obtain reasonable parameters that meet the requirements, and achieve an optimal design that meets the specifications and meets seismic performance requirements and economy.

Key words: fabricated bridge pier; ABAQUS finite element software; quasi-static analysis; parameter analysis

目录

第一章 绪论 5

1.1引言 5

1. 2选题目的及意义 6

第二章 装配式桥墩有限元模型与受力分析 11

2.1概述 11

2.2试验原型 12

（a）钢筋骨架制作 12

（b）预埋连接件 13

(c)试件浇筑完成 13

图2.1试验原型试件 13

2.3 桥墩试件构造 14

图2.2 桥墩试件构造及配筋图 14

2.4混凝土 15

表2.1 15

2.5 钢筋 15

表2.2 15

2.6 座浆材料 15

表2.3 15

2.7 灌浆材料 15

表2.4 16

2.8 模型的建立 16

图2.3混凝土单轴应力应变及关系图 17

2.9 钢筋本构模型 18

图2.4钢筋本构关系 19

2.10 边界条件 19

2.11 装配式桥墩模型 19

图2.5 装配式桥墩模型及网格划分 20

图2.6 水平位移滞回曲线对比图 21

2.12 本章小结 22

第三章影响装配式桥墩抗震性能的参数分析 22

3.1 预应力配筋率的影响 22

图3.1 预应力筋配率对所选取试件的影响 23

3.2预应力度的影响 23

图3.2 预应力度对装配式桥墩性能的影响 24

3.3抗震性能提高方法 24

3.4本章小结 24

第四章 总结 25

4.1 主要结论 25

4.2 进一步的研究建议 25

第一章 绪论

1.1引言

公路是国民经济的重要命脉，因为公路的灵活性使其在各种运输方式中一直占据着重要的运输地位。而桥梁又是公路中的重要组成部分，对公路的发展有着重要的影响。近年来，随着我国国民经济的快速发展和国家政策的不断改进，国民对生活质量的要求也在不断提高。修路搭桥对提高国民的生活质量有着重要的影响，是利国利民的好事。但是在实际的基建过程中，因为占地面积过大，易产生灰尘，施工周期长等缺点容易给附近广大居民带来生活上的阻碍，而装配式结构是在工厂中通过流水线工艺先进行构件预制，运输到现场后再采用机械设备进行组装和连接从而而形成完整的受力整体.该结构具有施工质量易保障、施工效率高、施工装配化、节省模板、降低工程造价、环保等技术优点，而桥墩作为桥梁的下部结构,承受着由相邻两跨上部结构支座传来的竖直力水平力和墩身风力,位于水流中的桥墩还要承受水流压力冰作用以及可能出现的船只排筏或漂浮物的撞击力.因此,对桥墩进行性能研究以得到更加合理的设计便显得极为重要.

地震是人类社会面临的一种严重的的自然灾害之一，破坏力极强，汶川大地震虽然过去了十一年，但现在回想起来依旧触目惊心，难以忘怀。在建筑安全因素中，地震作为一种随机的、尚不能准确预见和准确计算的外部作用必须给予充分的考虑。因此，针对装配式建筑抗震性能进行研究分析亦是基建中的重中之重，有利于提升建筑的抗震效果，保护人们的财产安全。

1. 2选题目的及意义

随着社会经济的高速发展与城镇化进程的加快,我国的交通基础设施建设也在不断的完善。桥梁工程作为交通基础设施的重要组成部分,是生命线工程的枢纽所在。在以往的桥梁工程实践中，多采用现浇施工方法。现浇施工技术成熟、施工简单,但是也存在诸多缺点，特别是在人口高度密集化的城市，现浇施工对生态环境造成的污染,对现有交通通行的限制都是公众所难以接受的.随着可持续发展观的深入以及“绿色施工”口号的提出，人们对桥梁工程建设提出了更高的要求,装配式技术的应用能很好地解决传统现浇施工所带来的问题。同时，新材料、新工艺、新理念也使得桥梁的装配式技术有了突飞猛进的发展.与现浇施工方法相比，装配式技术的优点主要体现在如下几个方面: