高强索环-UHPC连接装配式RC圆形沉井的受力性能有限元分析
Finite element analysis of stress performance of prefabricated RC circular open caisson based on high strength cable ring-UHPC connection
关键词：
高强索环；超高性能混凝土（UHPC）；装配式沉井；受力性能；数值分析
Key words：
High strength cable ring; Ultra-high performance concrete(UHPC); Prefabricated open caisson; Stress performance; Numerical analysis
刊期：
2025年第6期
DOI：
10.19761/j.1000-4637.2025.06.030.07
文章编号：
基金项目：
2022年国家自然科学基金项目（52278172）；国网河南省电力公司科技项目（52170024000H）。
作者：
鲍俊立1，张赢天2，庞 瑞2，*，陈现武3，杨建华3
单位：
1.国网河南省电力公司，河南 郑州 450018；2.河南工业大学，河南 郑州 450001；3.国网河南能源互联网电力设计院有限公司，河南 郑州 450000
摘要
摘 要：提出了一种高强索环-超高性能混凝土（UHPC）连接装配式钢筋混凝土（RC）圆形沉井结构，采用有限元分析方法研究了井壁厚度、后浇段宽度、拼缝个数和索环直径对装配式沉井受力性能的影响，并与理论计算值进行了对比。结果表明：高强索环-UHPC连接节点可有效传递节点内力，使装配式沉井具有较好的承载性能；随着井壁厚度和后浇段宽度的增加，装配式沉井的承载力提高；将圆形沉井井壁按6等分设计，可在一定程度上提高装配式沉井的承载力；增大索环直径对装配式沉井承载力的提升作用较小；装配式沉井的承载力计算值与模拟值相差较小。
Abstract: A prefabricated reinforced concrete (RC) circular open caisson structure based on high strength cable ring-ultra-high performance concrete (UHPC) connection was proposed. The finite element analysis method was used to study the effects of caisson wall thickness, post pouring section width, joint number, and cable ring diameter on the stress performance of the prefabricated open caisson, and compared with theoretical calculation values. The results show that the high strength cable ring-UHPC connection node can effectively transmit internal forces of the node, making the prefabricated open caisson have good bearing performance. As the caisson wall thickness and the post pouring section width increase, the bearing capacity of the prefabricated open caisson improves. Designing the circular caisson wall into 6 equal parts can improve the bearing capacity of prefabricated open caisson to a certain extent. The improvement effect of increasing the cable ring diameter on the bearing capacity of the prefabricated open caisson is relatively small. The difference between the calculated and simulated values of the bearing capacity for the prefabricated open caisson is relatively small.
结论
（1）装配式沉井结构与现浇沉井结构的受力特性大致相似，但装配式沉井结构的承载力较现浇结构的承载力高。
（2）随着井壁厚度的增加，装配式沉井结构的承载力提高。在实际工程应用中，可根据具体需求和成本预算选择合适的井壁厚度。
（3）适当增大后浇段宽度能够显著提高装配式沉井结构的承载力。
（4）采用1个拼缝形式（即圆形沉井井壁4等分）时，装配式沉井结构的承载力与现浇结构相近；采用2个拼缝形式（即圆形沉井井壁6等分）时，装配式沉井结构的承载力显著提高。
（5）增大索环直径对装配式沉井结构的承载力提高作用较小。
（6）采用高强柔性索环-UHPC连接装配式RC圆形沉井井壁结构，可实现构件不出筋，减少钢筋用量，且在装配过程中容错性较高，现场湿作业较少，生产效率较高，更加节能环保。
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引用本文
鲍俊立,张赢天,庞瑞,等.高强索环-UHPC连接装配式RC圆形沉井的受力性能有限元分析[J].混凝土与水泥制品,2025(6):30-36.
BAO J L,ZHANG Y T,PANG R,et al.Finite element analysis of stress performance of prefabricated RC circular open caisson based on high strength cable ring-UHPC connection[J].China Concrete and Cement Products,2025(6):30-36.
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