组合结构桥梁是指两种或两种以上不同材料组成的结构形式,其最大特点是能充分有效地利用所用材料各自的优点,使结构达到既经济又合理。钢梁与钢筋混凝土桥墩刚节点结合,是组合结构桥梁重要的结构形式之一。 通过使钢梁与钢筋混凝土桥墩进行刚节点结合,增加了桥梁结构的超静定次数,大大提高了桥梁结构的整体抗震性能。此外,在内力分配上,使得在桥梁的支点处,原本由钢梁单独承担的支点负弯矩变成由钢梁和桥墩共同承担,从而减轻了钢梁的负担,有效地降低了上部结构及桥梁墩台的建设成本。由于省去了支座的使用,在进一步降低了桥梁建设成本的同时,还降低桥梁成桥后的维修管理费用。基于以上这些特点,有关钢梁与钢筋混凝土桥墩刚节点结合的研究,目前正受到越来越广泛的重视,并在工程实践中得到较好的应用。 由于诸多因素,有关钢梁与钢筋混凝土桥墩刚节点结构形式的研究和工程应用,主要在一些发达国家,如法国、德国和日本等国开展较多,我国目前有关这一领域研究相对较少。由于现有的在工程实践中得到应用的刚节点结构形式普遍存在内部构造过于复杂,且大都需要进行刚节点部的混凝土二次浇注,因而存在施工工艺复杂,施工工期长及施工质量不易保证等难题,从而大大制约了这种组合结构形式的大范围推广和应用。针对以上问题,本文提出了一种新型钢梁与钢筋混凝土桥墩的刚节点连接形式。将刚节点部设置在钢筋混凝土桥墩的顶部,而非目前常用的将其设置在钢梁与钢筋混凝土桥墩交叉部的结构形式。通过在钢梁和桥墩间设置剪力传递板、弯矩传递板与桥墩主钢筋来共同传力,各部件间全部用高强度螺栓连接,这样既保证了梁与墩的刚节点结合,且施工方便。同时由于省略了刚节点部混凝土的二次浇注,缩短了施工工期。 本文主要在已有试验研究的基础上,进一步利用有限元法,合理选择模型,设置有关参数,调整材料本构关系,对该新型刚节点分别进行单向荷载、反复荷载作用下的非线性有限元分析,并与试验结果比较,从理论上研究分析了该刚节点结构内部的各部件应力分布、传力机理、破坏形态及滞回特性等性能,为该结构形式设计方法的确立及其工程应用提供有益的理论依据。