钢箱混凝土空心薄壁墩抗震性能研究

为研究钢箱混凝土空心薄壁墩的抗震性能,采用有限元法对一跨山头桥梁模型的钢筋混凝土空心墩与截面等效的钢箱混凝土空心墩作了弹性时程分析下的墩底动力响应对比。再针对钢箱混凝土空心构件,进行低周往复作用受力分析,研究了添加PBL加劲肋对钢箱混凝土空心构件滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力和残余变形等特性的影响规律。结果表明:钢箱混凝土空心墩在地震作用下能通过更大位移减小墩底地震内力峰值响应,相比钢筋混凝土空心墩更适合于山区桥梁;添加PBL加劲肋能减小钢箱混凝土空心构件在往复荷载作用下的损伤,改善结构受力状态,显著提升构件的水平地震抗力和延性,位移幅值越大,构件耗能能力越能得到充分发挥,且有利于震后修复和继续工作。

高架桥混凝土空心薄壁墩施工技术应用

文章结合廖峪沟K23+125高架桥混凝土薄壁墩施工,在墩身高和壁薄的条件下,对高架桥混凝土薄壁墩施工工艺进行了研究,确保了工程质量,值得推广。

钢筋混凝土薄壁空心高墩塑性铰长度计算方法

针对我国现行抗震设计规范尚未明确给出钢筋混凝土(RC)薄壁空心高墩塑性铰长度计算方法的问题,首先收集整理了既有RC桥墩塑性铰长度计算方法以及试验数据,分析影响塑性铰计算长度的主要因素;同时对实际桥梁工程采用的RC薄壁空心墩构造参数进行统计归纳.在验证有限元建模方法准确性后,采用ABAQUS软件建立了高度为40~120 m的8种典型RC薄壁空心高墩的精细化有限元模型,并开展非线性推覆分析,得到不同高度桥墩的等效塑性铰长度.最后讨论不同塑性铰长度计算方法的适用性,发现Eurocode 8规范的计算公式精度最高,可用于计算RC薄壁空心高墩的塑性铰长度.

焰流效应下混凝土空心薄壁墩火温时变分布

针对火灾场气流与焰域温度空间耦合变化时的结构响应,通过考虑气流流速及焰围空间和结构物高度的相互作用效应,建立了焰流场环境火灾模型。采用时间增量迭代的方法计算了焰流场温度,研究了复合边界控制方程和对流换热与流速之间的相互关系。分析了流场中结构迎流面和侧流面温度分布状态,研究了混凝土空心薄壁墩的环境火灾场景,建立了焰流场结构耦合模型,揭示了焰流效应下混凝土空心薄壁墩三维空间火温时变分布规律。研究结果表明:火延时间为120min,流速为3m·s-1时,近火点温度比其他流速下温度约高100℃,流速对火源温度呈非线性影响状态;500℃以上的高温层在混凝土空心薄壁墩迎火面分布深度仅为7cm,在竖向荷载作用下空心薄壁墩外层迎火面混凝土易产生层剥现象;迎流面温度远高于侧流面温度,背火面温度无变化;稳态低流速场中流速的变化可改变不同温度区域的分布,并扩大迎火面高温区面积。

焰流效应下混凝土空心薄壁墩热力耦合形差与层剥分析

为了明确火灾后混凝土薄壁墩的爆裂机理,考虑流固体间的高温压力差、质量元结晶水的影响,进行了不同流速下混凝土空心薄壁墩的时空形差研究,采用热力耦合法和有限元法,给出了焰流效应下混凝土空心薄壁墩热力学模型,设计了焰流效应力学工况,分析了焰流效应下迎火面混凝土层剥机理。研究结果表明:无流速状态下混凝土空心薄壁墩迎、背火面墩顶竖向变形随延火时间呈非线性变化;随荷载比增大,迎火面墩顶火温与荷载的叠加变形曲线回至空载高度的延火时间逐渐向后推移,至延火终时的上抛值逐渐减小,背火面墩顶荷载变形由延火初时至终时的下降幅度有所增大;随气流流速增大,迎火面墩顶火温与荷载的叠加变形曲线回至空载高度的延火时间相对应各荷载比有所提前,至延火终时的上抛值有所减小,受背火部位墩身反向变形和迎火面材料高温劣化的双重影响,迎火面混凝土沿外层纵向钢筋产生竖直分层剥离;气流流速大小对空心薄壁墩迎、背火面形差及迎火面混凝土层剥影响显著。

薄壁空心钢箱混凝土墩抗震性能参数分析

为了研究薄壁空心钢箱混凝土墩的抗震性能,借助OpenSees软件建立有限元模型进行分析计算,将计算结果与试验结果进行比较以验证模型的有效性。在此基础上,建立薄壁空心钢箱混凝土桥墩模型,分析了不同轴压比、长细比、截面空心率、截面含钢率、混凝土抗压强度以及钢材屈服强度对该类型桥墩滞回曲线、刚度退化曲线以及滞回骨架曲线的影响规律。结果表明:薄壁空心钢箱混凝土墩具有良好的抗震性能;轴压比和长细比对薄壁空心钢箱混凝土墩的抗震性能影响较大,建议薄壁空心钢箱混凝土墩轴压比控制在0.5左右,并且在合理范围内尽量减小长细比;截面空心率和截面含钢率对薄壁空心钢箱混凝土墩的抗震性能有一定影响;在一定范围内,增大空心率与含钢率可提高桥墩抗震性能;材料强度等级对薄壁空心钢箱混凝土墩的抗震性能影响相对较小,削弱混凝土强度并增大钢材屈服强度可小幅提高其抗震性能;研究成果对薄壁空心钢箱混凝土墩在工程实践中的应用具有一定的指导意义。