震损可修复钢桥墩抗震性能及设计方法研究

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为了实现桥梁结构震后性能和功能的快速恢复,提出一种带位移型软钢阻尼器的新型钢桥墩(简称RSS桥墩)。该钢桥墩具有损伤部位可控、震损部件可原位修复等功能。通过在钢桥墩内部设置可更换软钢板,在水平荷载作用下,由可更换软钢板在竖向平面内剪切变形产生竖向剪力来提供桥墩的抗弯承载力,耗散地震能量,钢桥墩只需承担竖向轴力作用,从而达到保护桥墩不受损伤的目的。为研究RSS桥墩的受力机理,采用ABAQUS建立了RSS桥墩的有限元模型,对RSS桥墩进行低周往复荷载作用下的全过程数值模拟,基于有限元模拟结果,对试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线进行分析,重点研究了轴压比、长细比等参数对试件抗震性能的影响。研究表明:(1)合理设计的RSS桥墩具有良好的抗震性能,大位移角下塑性变形集中于软钢阻尼器,上部墩身及其他链接部件基本保持弹性状态,可方便实现桥墩震损后的原位快速修复;(2)该钢桥墩具有稳定的承载能力和良好的变形能力,滞回曲线饱满,抗震性能较好;(3)随着轴压比的增加,钢桥墩的承载力有一定提高;(4)钢桥墩的承载能力随钢板强度提高呈线性增长;(5)随着长细比的增加,试件的刚度和承载力有明显的减小。但试件的承载力并没有下降现象。基于有限元分析结果,明确了RSS桥墩的受力机理,并提出了其受弯承载力计算公式,计算结果与数值仿真结果吻合良好。本文可为可持续化桥梁工程研究及实践提供参考。
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