【摘要】：鋼管混凝土組合橋墩是一種以圓鋼管為鋼骨的新型鋼-混凝土組合橋墩,具有良好的應用前景.通過3個組合橋墩試件的擬靜力試驗,研究了鋼管混凝土組合橋墩的抗震性能和抗剪強度,分析了剪跨比對組合橋墩破壞形態(tài)、位移延性、剛度退化、滯回耗能和殘余位移的影響.試驗結果表明:剪跨比是決定組合橋墩破壞形態(tài)的關鍵因素,3個不同剪跨比的組合橋墩試件發(fā)生的破壞模式有剪切斜壓破壞、彎剪破壞和彎曲破壞3類;3個組合橋墩試件的滯回曲線均比較飽滿、穩(wěn)定,無明顯的捏縮、滑移現(xiàn)象;隨著剪跨比的增大,試件的變形能力和耗能特性得到改善,剛度退化減慢,殘余位移減小;不同剪跨比的組合橋墩試件均具有良好的變形能力,滿足工程實踐對位移延性系數(shù)和極限位移角的要求;對組合橋墩的抗剪強度計算公式進行了有益探討,研究成果可為組合橋墩的抗震設計提供參考.
【圖文】：

積．各墩頂?shù)呢Q向力均為２８４ｋＮ，相應的試驗軸壓比ｎ＝０．１５，接近或者稍大于工程實踐中橋墩的實際軸壓比．表１試件設計參數(shù)匯總Ｔａｂ．１Ｓｕｍｍａｒｙｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ試件編號縱筋率ρｌ／％配箍率ρｖ／％含鋼率ρｓ／％軸壓比ｎ剪跨比λＣＳ０１１．７４０．５１１．７４０．１５１．５ＣＳ０２１．７４０．５１１．７４０．１５２．０ＣＳ０３１．７４０．５１１．７４０．１５３．０試件的尺寸和配筋如圖１所示，墩身截面直徑Ｄ均為３００ｍｍ，３個試件的剪跨比λ分別為１．５、２．０和３．０，相應的水平力加載點高度ｈ，即墩柱的有效高度分別為４５０、６００和９００ｍｍ，設計時柱頭加高１５０ｍｍ以安裝加載夾具；核心鋼管采用規(guī)格為鐖１０２×４ｍｍ的Ｑ３４５級低碳合金無縫鋼管，截面的含鋼率為１．７４％．鋼管在墩身內的埋置長度與水平力加載點高度相同，在底座內的錨固長度為４５０ｍｍ；墩身主筋采用８鐖１４的ＨＲＢ４００級帶肋鋼筋，沿截面周圍均勻布置，相應的縱筋率為１．７４％；箍筋采用鐖６．５的ＨＰＢ３００級光圓鋼筋，箍筋間距為７５ｍｍ，相應的體積配箍率為０．５１％．試件加工時，首先綁扎好墩身與底座的鋼筋骨架，然后將核心鋼管用定位鋼筋固定在墩身的鋼筋籠內，定位時注意使鋼管幾何位置居中，最后支模并澆筑墩身與底座的混凝土．混凝土的配合比按Ｃ４０設計，與實際工程中橋墩廣泛采用的混凝土標號相同．澆筑試件時制作了３個標準混凝土立方體試塊，與試件同條件養(yǎng)

束試驗．圖２試驗裝置圖Ｆｉｇ．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｔｅｓｔｓｅｔ－ｕｐ１．３測量裝置與數(shù)據(jù)采集試驗中需要進行測量和記錄的數(shù)據(jù)主要有荷載、變形（位移）、應變以及墩身的裂縫信息．沿墩身不同高度處布置有水平、豎向和斜向的拉線式位移傳感器以測量墩身的水平、彎曲和剪切變形，在基座側面設有頂桿式位移傳感器以觀測試件在水平作用下是否發(fā)生剛體位移，在墩底范圍的縱筋、箍筋及鋼管上分別粘貼電阻應變片以監(jiān)測測點位置的應變發(fā)展．水平力加載點處的荷載和位移由作動器的控制系統(tǒng)自動采集，并將荷載－位移滯回曲線實時顯示在操作界面上，墩底的應變和墩身的變形信號利用無線靜態(tài)應變測試系統(tǒng)采集，，墩身裂縫的寬度、長度和傾角采用混凝土裂縫探測儀、鋼尺和量角器進行測量．２試驗現(xiàn)象３個組合橋墩試件發(fā)生的破壞模式分別為剪切斜壓破壞、彎剪破壞和彎曲破壞，圖３給出了各試件的最終破壞形態(tài)，照片中墩身水平標記線間距為１０ｃｍ．（１）剪跨比λ＝１．５的試件ＣＳ０１發(fā)生剪切斜壓破壞．水平位移為２ｍｍ時在墩底區(qū)域出現(xiàn)微小水平裂縫，隨即朝側面斜向延伸．隨著水平荷載增大，已有裂縫寬度增加，并且在墩身腹部不斷有大致平行的斜裂縫生成，斜裂縫相互交叉并將墩身側面分割成不規(guī)則的菱形小塊體．隨后，斜裂縫逐漸匯合并發(fā)展出兩條主剪斜裂縫，混凝土逐漸退出工作，墩身應力發(fā)生重分布，鋼管混凝土芯柱開始發(fā)揮主要抗剪作用，主剪斜裂縫在芯柱的限制下裂縫寬度開展較慢．試件最終以剪壓區(qū)的混凝土和墩身側面的斜壓小柱體被壓潰而達到極限狀態(tài)，同時出現(xiàn)了較明顯的剪切黏結裂縫，整個破壞過程發(fā)展較為緩慢，具有一定的延性．從試件
【作者單位】： 大連理工大學土木工程學院;中國人民解放軍軍事經濟學院;
【基金】：國家自然科學基金資助項目(51178080)
【分類號】：U442.55

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本文編號：2541735