钢管混凝土格构柱高墩大跨连续刚构桥抗震性能研究

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钢管混凝土格构柱正成为一种新型的桥墩结构,由于其优异的力学性能,被应用于大跨连续刚构桥的高墩中,目前采用该结构的黑石沟特大桥、腊八斤特大桥,墩高均过百米,且所处地区位于地震的活动地带,如果桥梁遭到破坏,由于地形环境特殊,恢复交通运输相当困难,严重影响抗震救灾行动,增加地震次生灾害造成的损失。因此,研究钢管混凝土格构柱的弯压性能,对应用该新型高墩结构的大跨连续刚构桥进行抗震性能评估,具有非常重要的意义。本文结合黑石沟特大桥,采用试验研究与分析计算相结合的方法,按规范评估钢管混凝土格构柱高墩大跨连续刚构桥的抗震性能。主要进行以下几方面工作:1.进行高墩缩尺模型的弯曲破坏试验,并采用有限元程序ANSYS进行全过程模拟,研究钢管混凝土格构柱的弯压性能;2.采用MIDAS建立主桥模型,对主桥进行地震响应分析;3.对主墩进行非线性分析,计算墩顶最大容许位移、塑性铰区墩底截面的轴力-弯矩-曲率曲线;4.根据规范《公路桥梁抗震设计细则》,评估钢管混凝土格构柱高墩大跨连续刚构桥的抗震性能。结果表明:钢管混凝土格构柱具有良好塑性变形性能,发生延性破坏;本文有限元计算方法能较精确地计算钢管混凝土格构柱的抗弯极限承载力;E1地震作用下,墩顶位移与墩高之比小于2/1000,E2地震作用下,墩顶位移与墩高之比均小于4/1000;墩高较低的主墩内力较大,且墩底截面尺寸较小,地震作用时更容易发生破坏,需引起重视;主墩在E1、E2地震作用下,验算结果均满足规范要求,主桥抗震性能良好。
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