新型自耗能高墩抗震性能研究

针对震后超高墩薄壁结构损坏难以修复的问题,提出一种由混凝土角柱、装配式钢连梁和混凝土薄壁板组合而成的新型自耗能高墩结构体系。根据新型自耗能高墩体系提出相配套的连接构造方法:混凝土薄壁板采用耗能效率更高的单向约束方式,仅上、下部通过螺栓与钢连梁连接,并通过齿形混凝土后浇带保证板与梁的连接刚度;钢连梁采用工字形截面更利于与混凝土板的连接处理,并与角柱采用焊接刚性连接,以使钢连梁形成更多的塑性铰。以某薄壁高墩桥梁为参照,在截面特性相似的前提下设计1∶15的新型自耗能高墩模型,进行低周反复试验,并用数值模拟方法对2种形式墩柱的抗震性能进行对比分析。试验模型制作过程验证了上述构造设计的便利性和可行性。试验结果表明:新型自耗能高墩除具有震后修复便利的明显优势外,其耗能能力、承载力、延性变形能力均优于传统形式的薄壁墩;在正常使用阶段,新型自耗能高墩具有较大的空间刚度;在遭受设计地震作用时,混凝土薄壁板为主要耗能构件率先进入耗能阶段;在遭受罕遇地震作用时,钢连梁作为二级耗能构件通过屈服耗能来保护承重的角柱,震后仅需对损伤的薄壁板及钢连梁进行替换,即可完成结构的修复。