不同构造下的预制拼装钢管混凝土桥墩抗震性能试验

为探讨预制拼装钢管混凝土桥墩抗震力学性能,充分发挥预制拼装钢管混凝土桥墩的抗震能力,以实际桥墩为参考,考虑不同拼装接缝形式、耗能钢筋配筋率和预应力轴压比等参数,设计和制作了6个摇摆式预制拼装预应力钢管混凝土桥墩和2个对比墩（1个摇摆式预应力钢筋混凝土墩和1个承插式预应力钢管混凝土墩）,共8个缩尺模型。采用拟静力试验方法,结合数值模拟揭示预应力预制拼装钢管混凝土桥墩的延性能力、自复位性能、滞回耗能特性、破坏模式和破坏机理。试验结果表明：对于2种构造下的钢管混凝土桥墩,摇摆式桥墩因其可发生一定范围内摇摆,并设置预应力筋和耗能钢筋,使其延性与耗能能力更加优异;在墩底设置UHPC座垫层,加载过程中其对承台的破坏相对较小,提高了桥墩的损伤容限;在相同的目标位移下,摇摆式试件残余位移小于承插式试件,表明摇摆式预制拼装钢管混凝土桥墩拥有良好的自复位特性;对于摇摆式预制拼装钢管混凝土桥墩,增大耗能钢筋配筋率,使得试件损伤状态出现滞后,耗能能力增强,减轻墩底接缝破坏程度,同时使得残余位移增大;增大预应力轴压比,其约束试件变形的自复位能力进一步增强,使试件残余位移减小,有利于桥墩在震后功能的快速恢复;通过建立各试件的有限元纤维模型,进一步验证了试验结果的准确性。研究成果可为后续预制拼装钢管混凝土桥墩的设计与应用提供试验基础。     

部分充填钢管混凝土桥墩振动台试验

为了完善部分充填圆形钢管混凝土桥墩的抗震设计理论及其工程应用,对2座采用此类桥墩的两跨高架桥缩尺模型（相似比为1：6.7）进行了强地震动输入下的破坏性振动台试验,研究无偏心部分充填圆形钢管混凝土桥墩和有偏心部分充填圆形钢管混凝土桥墩的破坏机理和地震响应。研究发现无偏心桥墩在墩底附近产生了均匀的钢管局部屈曲变形和明显的水平裂缝,而有偏心桥墩并没有产生水平裂缝,所以无偏心桥墩的纵桥向墩顶位移远大于有偏心桥墩。同时,受横桥向恒载偏心的影响,有偏心桥墩的墩顶横桥向位移和墩底局部屈曲变形主要集中在靠近中轴线的一侧,塑性发展区域也大于无偏心桥墩,这使得其墩顶横桥向最大位移大于无偏心桥墩。不过,由于有偏心桥墩并未发生开裂,所以其横桥向残余位移与无偏心桥墩相差不大,均在3 cm左右,验证了有偏心部分充填圆形钢管混凝土桥墩若经过合理的截面设计,其抗震性能也能满足既定的要求。此外,恒载偏心使得有偏心桥墩在横桥向两侧所耗散的能量不相等,可能会导致其横桥向两侧的累积塑性变形存在差异,不利于其优越的抗震性能和耗能能力的充分发挥。因此在设计有偏心部分充填圆形钢管混凝土桥墩时,需要合理选取混凝土充填高度和径厚比等结构参数,减少恒载偏心对其抗震性能的不利影响。     

混凝土填充高度对部分填充圆形钢管混凝土桥墩柱抗震性能影响的试验研究

为了研究混凝土填充高度对部分填充圆形钢管混凝土桥墩柱抗震性能的影响,根据混凝土填充高度的不同设计了4根桥墩柱试件,其中1根空钢管桥墩柱和3根部分填充圆形钢管混凝土桥墩柱。通过在桥墩柱顶施加恒定的轴向压力及水平低周往复荷载的拟静力试验获得各试件荷载-位移滞回曲线及破坏形态等试验数据。利用各试件荷载-位移骨架包络曲线和耗能能力等试验结果,分析了混凝土填充高度对该类桥墩柱抗震性能的影响。结果表明:混凝土的填充没有改变桥墩钢管局部失稳的破坏形态,但延缓了钢管失稳变形的发展;同时随着混凝土填充高度的增加极限承载力、延性、耗能能力等都有较大提高,达到极限承载力后,承载力下降随着混凝土填充高度的增加变缓,表现出良好的抗震性能。     

长期荷载作用下矩形钢管混凝土轴压短柱力学性能

基于ACI209(1992)的徐变和收缩计算模型,在合理考虑长期荷载作用下钢管和核心混凝土应力-应变关系模型的基础上,利用ABAQUS软件建立了长期荷载作用下的矩形钢管混凝土轴压构件的数值分析模型.基于此理论模型,对长期荷载作用下矩形钢管混凝土短柱的受力特性进行了分析,对比了考虑长期荷载效应与否时钢管对混凝土的约束力、...     

钢管混凝土拱桥温度荷载分析

近１０年来，钢管混凝土拱桥在我国得到了较快的发展，在其设计及施工过程控制中常涉及到任意温度荷载分析问题，在工程实践的基础上建立了钢管混凝土组合材料任意温度荷载分析理论，便于软件开发和实际应用。     

车辆荷载作用下钢管混凝土拱桥的动态分析

结合工程研究了路面不平整引起的汽车动荷载计算方法。利用有限元法,进行了汽车动荷载作用下中承式钢管混凝土拱桥的动态分析,得出了路面不平整度、车速等因素对冲击系数的影响规律。     

矩形钢管混凝土构件扭转性能及设计方法研究

基于ABAQUS软件,建立了圆形、方形及矩形钢管混凝土构件在纯扭矩作用时的数值模拟模型,并采用已有研究者完成的圆形及方形构件扭转试验结果对理论模型进行了验证,理论计算结果和试验结果总体上吻合良好。基于此理论模型,对影响矩形钢管混凝土构件扭转力学性能的主要因素进行了分析,考虑了钢材强度、混凝土强度、含钢率和截面高宽比等的影响。结果表明,钢材强度及混凝土强度只影响矩形钢管混凝土纯扭构件的Tθ关系曲线数值,对其形状影响不明显,含钢率和截面高宽比对Tθ关系曲线的数值和初始刚度都有影响。在参数分析的基础上建议了矩形钢管混凝土构件抗扭强度承载力计算公式。     

钢管混凝土拱桥在移动车辆荷载作用下的振动分析

以某主跨110m的自锚式钢管混凝土中承桁架拱桥为对象,分析了该桥的自由振动特性和移动车辆荷载作用下主跨桥面系的振动特性。计算结果表明:采用单轴和双轴移动车辆模型计算出的桥面系振动特性差别不大;不同车速的移动车辆荷载引起桥面系的振动响应不同,车速快时,桥面系竖向振动的最大位移减小,竖向振动的最大速度和加速度增加。     

圆钢管混凝土压弯构件滞回性能的试验研究与理论分析

以轴压比为主要参数,进行了8个圆钢管混凝土构件滞回性能的试验研究。采用数值方法计算了圆钢管混凝土构件的弯矩—曲率及水平荷载—水平位移滞回关系曲线,理论计算结果与试验结果吻合较好。在系统考察了轴压比、长细比、含钢率、钢材屈服强度和混凝土强度等参数对圆钢管混凝土构件滞回曲线骨架线影响规律的基础上,提出了弯矩—曲率和水平荷载—水平位移滞回关系模型以及位移延性系数的简化确定方法。     

钢管混凝土叠合柱式桥墩受力性能分析

为减小桥墩阻水面积,跨南水北调中线工程主干渠的大油村北桥2号墩墩身采用圆形钢管混凝土叠合柱.采用有限元法进行计算分析,研究叠合柱钢管壁厚与轴向应力比率、弯曲应力比率、抗剪应力比率和组合应力比率、荷载下位移及自振周期等因素的影响规律.结果表明,叠合柱能以较小的直径满足既定承载能力的要求,比普通混凝土桩柱式结构具有更好的经济性和抗震性能.     

混合接头装配式方钢管约束混凝土桥墩抗震性能研究

为了解混合接头(灌浆套筒和钢管剪力键相结合)及方钢管约束对装配式方形截面混凝土桥墩抗震性能的影响,分别制作混合接头连接+方钢管约束、灌浆套筒连接+方钢管约束、灌浆套筒连接+无约束的装配式方形截面混凝土桥墩试件各1根开展拟静力试验及有限元计算,分析各桥墩试件的破坏模式、结构延性、耗能能力、强度退化、刚度退化、残余位移等抗震性能及影响参数。结果表明：装配式方钢管约束混凝土桥墩试件的破坏形态基本相同,均为压弯破坏。与无约束的装配式混凝土桥墩试件相比,装配式方钢管约束混凝土桥墩试件的水平荷载峰值和位移延性系数更高;与灌浆套筒连接的装配式方钢管约束混凝土桥墩试件相比,采用混合接头连接的装配式方钢管约束混凝土桥墩试件滞回曲线更饱满、无明显捏缩,抗震性能更好。对于混合接头装配式方钢管约束混凝土桥墩,增大轴压比和降低长细比可提高桥墩的承载力,但降低了延性;增大约束系数可提高桥墩的承载力和延性,建议混合接头装配式方钢管约束混凝土桥墩的轴压比≤0.3,长细比≤12,约束系数取0.58～0.90。     

钢管混凝土系杆拱桥动荷载试验

某主跨52 m的钢管混凝土系杆拱桥,建成后因外观质量较差而进行了现场实桥承载能力静荷载试验和动荷载试验,简要介绍了该桥的动荷载试验过程,对测试结果进行了整理.     

波纹钢管约束承插式拼装桥墩抗震性能研究

承插式预制拼装桥墩是将预制混凝土墩柱插入承台预留的凹槽内,在间隙中填充混凝土或灌浆料连接形成的装配式结构,承台预留槽内设置波纹钢管以增强对桥墩根部的横向约束。开展承插式拼装桥墩和现浇桥墩2组试件的拟静力荷载试验,研究了承插式拼装桥墩的抗震性能以及波纹钢管的横向约束效应,并通过相关影响参数的模拟分析,探讨了承插深度、灌浆料强度和连接界面处理方式对承插式桥墩抗震性能的影响规律,为其抗震设计提供依据。研究结果表明：波纹钢管约束承插式桥墩柱脚形成的塑性铰区域及破坏形态与现浇桥墩基本一致,承载能力没有明显差异,但破坏时极限位移提高约20%,结构延性和耗能能力有所提高,波纹钢管约束承插式拼装桥墩具有良好的整体性和抗震性能;随着承插深度的增加,承插式桥墩的抗震性能随之提高,当承插深度超过0.6D(D为墩身直径)时,其抗震性能提升趋于缓和;当灌浆料强度达到桥墩主体混凝土强度后,继续增加强度对桥墩抗震性能影响不大;相对光滑界面连接,波纹键齿和梯形键齿连接的承插式桥墩承载能力分别提高约30%和26%,累积耗能分别提高20%和15%,波纹键齿连接的效果最优。     

钢管混凝土拱桥在车辆荷载作用下的非线性动力响应分析

根据随动硬化理论和钢管混凝土组合材料恢复力模型 ,提出了复杂应力状态下钢管混凝土组合材料的弹塑性应力应变关系。采用非线性有限元法 ,对一钢管混凝土拱桥进行移动车辆荷载作用下车—桥体系的动力响应分析 ,并进一步研究钢管混凝土组合材料进入塑性后对体系振动的影响 ,取得了较满意的结果 ,为钢管混凝土拱桥动力性能评价提供参考。     

大跨径钢管混凝土拱桥荷载试验及力学计算模型

结合青干河大桥的荷载试验．通过几种力学模型的对比，探索大跨径钢管混凝土组合结构的最佳力学计算模型。     

长期荷载作用对方钢管混凝土柱承载力的影响

考虑长期荷载作用效应的影响，进行了6个方钢管混凝土轴心受压构件承载力的试验研究，提出轴心受压时方钢管混凝土的核心混凝土的应力-应变关系模型，在此基础上，利用数值方法成功地计算出考虑长期荷载作用影响时方钢管混凝土构件的荷载-变形全过程关系曲线，理论计算结果和试验结果吻合良好。最后，在系统分析长细比、截面含钢率、钢材和混凝土强度等因素影响的基础上，提出长期荷载作用对方钢管混凝土柱承栽力的影响系数。     

钢管混凝土叠合柱式桥墩考虑桩土作用的地震效应分析

为减小桥墩阻水面积,南水北调中线工程跨主干渠大油村北桥中墩墩身采用圆形钢管混凝土叠合柱,以避开阻水超限的普通钢筋混凝土桩柱式结构。探讨考虑桩土相互作用的三种模型并对计算结果进行了对比分析。发现等效三弹簧模型能较好地模拟桩土相互作用下桩基的地震反应,同时说明叠合柱能以较小的直径满足既定承载能力的要求,比普通钢筋混凝土桩柱式结构具有更好的经济性和抗震性能。     

某钢管混凝土系杆拱桥静荷载试验

某主跨52m的钢管混凝土系杆拱桥,建成后因外观质量较差而进行了现场实桥承载能力静荷载试验,利用3辆型号相同的集装箱卡车,测试该桥跨中和4分点处的荷载横向分布系数、各控制截面主要测点的应变影响线以及在基本荷载作用下各控制截面主要测点的应变、挠度等。本文简要介绍了该桥的静荷载试验的全过程,并对测试结果进行了整理分析。     

上承式单肋钢管混凝土拱桥试验研究

孙家凹分离立交桥为上承式单肋钢管混凝土拱桥,该桥型在中国系首次修建。为了掌握这种结构的受力特点,验证设计,对该桥静动态受力性能进行了理论计算和成桥后动、静载试验研究。试验结果表明,该桥具有理想的弹塑性性能、较高的抗弯承载能力,但整体结构的抗扭刚度和抗冲击性能不是很理想,有待于采取有力措施加以提高。     

钢管混凝土拱组合截面力学性能研究

对钢管混凝土拱实体建立三维有限元分析模型,采用大型通用有限元程序ALGOR93对钢管混凝土拱组合截面的力学性能进行计算分析。分析表明,混凝土的强度等级、收缩徐变及膨胀效应对钢管混凝土拱组合截面的力学性能有显著影响,应引起工程界及理论界的注意。