自复位桥墩耗能钢筋合理配筋率的设计方法研究

自复位桥墩在地震作用下损伤较小,近年来受到了工程界的关注。无耗能装置的预应力摇摆墩耗能能力小,导致其在地震作用下产生较大的位移响应。为了增加无粘结预应力摇摆墩的耗能能力,通常会在墩底采用耗能钢筋。研究结果表明:增加耗能钢筋的用量,可以提高桥墩的耗能能力,但同时也会增加桥墩震后残余位移。然而,现有研究很少涉及耗能钢筋的合理配筋率问题。该文采用非线性时程分析方法,从自恢复指标λ对不同周期结构地震位移反应的影响入手,结合耗能钢筋配筋率ρ与自恢复指标λ的对应关系,提出了自复位桥墩耗能钢筋合理配筋率的设计方法。即不同周期自复位桥墩的耗能钢筋合理配筋率可通过其λ推荐值及ρ-λ关系得到。以一座四跨连续梁桥为例,验证所提耗能钢筋合理配筋率设计方法的合理性。研究结果表明:当结构周期比η<1.0时,λ推荐值为1.2;当结构周期比1.0≤η≤2.0时,λ推荐值为2.0;当结构周期比η>2.0时,该文推荐耗能钢筋配筋率为0.5%。

基于摇摆机械铰连接的自复位桥墩抗震性能研究

为减少自复位桥墩的摇摆界面可能由压力造成的混凝土压碎和预应力损失,同时加快预制桥墩与承台的连接速度,基于某采用钢筋提供耗能能力及恢复力的可恢复铰(简称RH铰),提出一种新型摇摆机械铰。该新型摇摆机械铰(简称摇摆铰)首先将RH铰的普通钢筋改为无粘结预应力筋和U形耗能器,分别为桥墩系统提供自复位能力和耗能能力,形成球形机械铰(简称球形铰),再增大支点与墩中心线的距离使重力提供稳定力矩。对该摇摆铰与球形铰结构构造进行对比分析,推导摇摆铰桥墩和球形铰桥墩的荷载~位移关系,对比2种桥墩的滞回曲线,并以某四跨连续梁桥为背景,采用非线性时程分析方法对比分析采用摇摆铰和球形铰桥梁的地震响应。结果表明:摇摆铰桥墩的滞回曲线呈典型的旗帜形,而球形铰桥墩的滞回曲线可用弹塑性曲线表示;在相同条件下,摇摆铰桥墩比球形铰桥墩具有更强的水平承载能力和自复位能力;与采用球形铰的桥梁相比,采用摇摆铰的桥梁中墩处主梁峰值位移更大,中墩墩底剪力相近,残余位移更小,自复位性能更优。