自复位部分填充钢管混凝土桥墩力学性能研究

为分析具有自复位功能的部分填充钢管混凝土桥墩在水平往复荷载下的力学性能,针对该类型桥墩进行了理论研究,并以桥墩钢管壁厚、预应力比和钢绞线张拉度为设计参数建立有限元模型,在恒定轴力与水平往复荷载作用下开展了弹塑性分析。结果表明:桥墩壁厚和预应力比影响桥墩的水平承载力,适当降低张拉度可提高桥墩结构的安全富裕度。因此,在工程实践中可通过合理地选取桥墩壁厚、预应力比和张拉度,以达到承载力和抗震性能的最优组合,该理论分析方法可为工程实践提供参考。

水平力作用下部分填充方钢管混凝土柱的最优填充率分析

在钢管内部分填充混凝土形成的部分填充钢管混凝土柱能提升钢管柱的强度、刚度和抗震性能,适用于桥墩柱和框架中下部柱子。基于验证的精细化有限元分析模型,对部分填充方钢管混凝土柱在轴压和水平荷载共同作用下的受力性能进行了参数分析,主要分析了轴压比(0.1~0.6)、钢管宽厚比(20~50)、钢材强度(Q235~Q690)、混凝土强度(C20~C60)、截面宽度(200~600 mm)和柱子高宽比(4~16)的影响。结果表明:填充率会影响部分填充钢管混凝土柱的破坏模式,随填充率增大,柱子破坏模式从钢管截面破坏转变为柱底部钢管混凝土截面破坏,柱子的强度和刚度提高;混凝土填充率增加到一定程度后柱底钢管混凝土截面形成塑性铰,此时达到最优填充率,继续增加填充率,柱子的强度及延性基本不变;轴压比、宽厚比、钢材强度、混凝土强度、截面宽度和高宽比对最优填充率的影响呈现出规律性变化;建立了部分填充方钢管混凝土柱在轴力和水平力作用下的简化力学模型并提出了其最优填充率的计算方法。

部分填充混凝土钢管结构桥梁研究

在总结各国钢管结构研究现状的基础上,分析了部分填充混凝土钢管结构的类型及工程应用,探讨了部分填充混凝土钢管桁架结构桥梁的形式,展望了部分填充混凝土钢管桁架新型结构桥梁的优势和应用前景,最后以一座刚性悬索加劲的三跨连续钢桁梁桥为例进行了部分填充混凝土前后的静动力特性对比分析。结果表明:在钢桁梁桥弦杆内填混凝土能降低杆件的应力水平,提高桥梁的整体刚度。

钢管混凝土扇形主塔部分斜拉桥抗震性能探析

平潭安海澳大桥位于7度设防区,首次采用由5根部分填充钢管混凝土塔柱组成的扇形主塔。为了确保大桥安全顺利建设,开展了抗震性能分析。结果表明:主桥振动模态以桥塔的振动为主;扇形主塔纵桥向刚度较小,强震作用下主塔塔顶的纵桥向位移响应约为横桥向响应的1.92倍;相比E1地震作用,E2地震作用下主塔塔顶纵桥向和横桥向位移响应,以及塔柱底部钢管应力平均增加了约70%,但主桥各主要部件均处于弹性工作状态,抗震性能良好。

带有横隔板补强的部分填充圆形钢管混凝土桥墩柱抗震性能研究

对8根带有横隔板补强的部分填充圆形钢管混凝土桥墩柱在轴力恒定,水平往复荷载作用下的力学性能进行了试验研究。分析了混凝土填充高度、桥墩长细比和径厚比等参数对该类桥墩承载力、延性、累积耗能等抗震性能的影响。试验结果表明:横隔板的添加改善了钢管与混凝土共同工作状态,混凝土填充率是影响该类桥墩破坏形态及抗震性能的主要因素。混凝土填充率过低,钢管会在填充混凝土的上方发生局部失稳破坏;当混凝土填充率达到0.33时,试件将在根部破坏,表现出良好的抗震性能。另外,桥墩的长细比和径厚比也是影响该类桥墩破坏及抗震性能的重要因素。