水平往复荷载作用下部分填充混凝土圆形钢桥墩柱的力学性能

为了探明部分填充混凝土圆形钢桥墩破坏机理和抗震性能,对部分填充混凝土圆形钢桥墩柱在轴力和水平往复荷载作用下的弹塑性力学性能进行了试验和数值分析。在长细比、径厚比参数相同的条件下,制作了2组共8根桥墩柱试件,考察混凝土填充高度对该类桥墩柱最大承载力、延性等抗震性能的影响。同时,为了进一步讨论试件应力分布及变形破坏情况,对8根试验试件采用非线性有限元软件ABAQUS进行了数值分析。结果表明:与空钢管桥墩柱相比,部分填充混凝土圆形钢桥墩柱具有良好的抗震性能;随着混凝土填充率ξ的增加,该类桥墩柱的最大承载力和延性均有显著提高;对于SC34-66系列4个试件,ξ达到0.28后,持续增加混凝土的填充率,虽然能提高试件的承载力,但延性下降;结构破坏时钢管根部出现了应力集中现象,混凝土等效塑性应变分布范围较大,表明钢管与混凝土共同有效地抵御了外荷载作用。

竖向偏心部分填充混凝土圆形钢桥墩顺桥方向抗震性能

为了在城市复杂的交通工程中广泛应用部分填充混凝土钢桥墩,探明竖向偏心荷载作用下该类桥墩的抗震性能,以城市高架桥倒L形部分填充混凝土圆形钢桥墩为对象,采用试验与有限元分析方法,探究设计参数长细比、径厚比和竖向荷载偏心率对该类桥墩在顺桥方向力学性能的影响。首先,对以往4个竖向偏心荷载部分填充混凝土圆形钢桥墩柱试验试件进行有限元建模,通过有限元与试验结果对比分析,验证有限元模型单元选取、划分、接触和边界条件的合理性。然后,改变桥墩径厚比Rt、长细比λ及竖向荷载偏心率e/L,设计30个部分填充混凝土圆形钢桥墩进行非线性有限元分析。结果表明:在其他参数不变的情况下,随着λ从0.25增加到0.35,桥墩的最大承载力和延性均降低;随着Rt从0.06增加到0.12,桥墩的最大承载力缓慢增加,延性逐渐减小;随着e/L的增大,桥墩的最大承载力、延性均降低,抗震性能差;当e/L从0增加到0.2时,桥墩最大承载力、延性分别下降了约24%和50%;研究结果为部分填充混凝土钢桥墩在复杂荷载情况下的工程应用奠定了理论基础。