橋墩作為橋梁的關(guān)鍵承重結(jié)構(gòu),其損壞與否對(duì)橋梁整體結(jié)構(gòu)的損傷甚至破壞起著舉足輕重的作用。鋼橋墩存在自重輕、延性好、強(qiáng)度高、占地面積小、施工周期短且震后可修復(fù)等優(yōu)良特性,且鋼結(jié)構(gòu)是綠色可持續(xù)發(fā)展的材料,越來(lái)越多的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用到橋梁建設(shè)工程中來(lái)。隨著對(duì)鋼材研究的進(jìn)一步開展,高強(qiáng)度鋼和低屈服點(diǎn)鋼應(yīng)運(yùn)而生。新型鋼材力學(xué)性能和成分指標(biāo)和普通強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼不盡相同,新型鋼材在實(shí)際工程應(yīng)用中的表現(xiàn)有待進(jìn)一步探究。為此,本課題提出一種設(shè)置耗能殼板的高強(qiáng)鋼圓管橋墩,在其根部設(shè)置內(nèi)嵌弧形低屈服點(diǎn)殼板,為充分發(fā)揮構(gòu)件的承載能力及延性性能。設(shè)計(jì)4組8個(gè)Q460高強(qiáng)鋼壁板的圓管截面橋墩試件進(jìn)行軸壓試驗(yàn)研究,擬定有無(wú)壁板加勁肋、低屈服殼板強(qiáng)度以及低屈服點(diǎn)耗能構(gòu)件連接方式、低屈服點(diǎn)殼板厚度四個(gè)關(guān)鍵參數(shù)作為控制變量。探討在軸壓作用下試件的破壞機(jī)理、承載能力、延性性能等力學(xué)特征,對(duì)比分析設(shè)置耗能殼板與標(biāo)準(zhǔn)試件及設(shè)置普通加勁肋構(gòu)件的力學(xué)性能和破壞機(jī)理的差異。試驗(yàn)過程中,試件發(fā)生破壞類型主要有三類:（I）局部屈曲變形主要發(fā)生在試件根部的“象腳式”破壞,以塑性變形為主;（II）試件根部壁板局部屈曲變形后,高強(qiáng)螺栓被剪斷;（III）試... 

【文章來(lái)源】：華僑大學(xué)福建省

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

混凝土橋梁震害

3但是，在實(shí)際工程運(yùn)用中，鋼橋墩在地震作用下容易發(fā)生局部屈曲變形、角焊縫開裂破壞，導(dǎo)致鋼橋墩的抗震性能變差，如圖1.2所示。圖1.2圓鋼管橋墩震害表現(xiàn)為此，耗能減震技術(shù)越來(lái)越受到設(shè)計(jì)人員的青睞和關(guān)注[8]。低屈服點(diǎn)抗震結(jié)構(gòu)用鋼有屈服強(qiáng)度低、屈服應(yīng)變孝強(qiáng)度穩(wěn)定、變形能力強(qiáng)等優(yōu)良的力學(xué)特點(diǎn)，能滿足消能減震設(shè)計(jì)的要求[9-12]。低屈服點(diǎn)鋼的抗震運(yùn)用正是利用低屈服點(diǎn)鋼良好的塑性變形能力，在地震作用過程中產(chǎn)生滯回變形以消耗輸入結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量，有效衰減結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。我國(guó)用于建筑抗震領(lǐng)域的低屈服點(diǎn)鋼，現(xiàn)已開發(fā)出屈服強(qiáng)度為100MPa、160MPa、225MPa三種級(jí)別。這為我國(guó)開展低屈服點(diǎn)鋼在建筑耗能減震領(lǐng)域的應(yīng)用研究提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)條件。隨著對(duì)鋼材研究的進(jìn)一步開展，鋼材的強(qiáng)度也進(jìn)一步提升。高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是指屈服強(qiáng)度大于460MPa的鋼材，采用機(jī)械軋制生產(chǎn)的具有良好的韌性、延性和加工性能的建筑結(jié)構(gòu)用鋼[13]。高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)兼具受力性能好、建筑使用可塑性高以及綠色環(huán)保節(jié)能等多方面優(yōu)勢(shì)，能進(jìn)一步加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可靠性和安全性，提升建筑藝術(shù)造型表現(xiàn)、擁有更大的使用空間，同時(shí)由于鋼材強(qiáng)度高的特點(diǎn)能節(jié)約鋼材的使用量，降低不可再生資源的消耗量，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施。目前，我國(guó)已經(jīng)在多個(gè)鋼結(jié)構(gòu)建筑工程中運(yùn)用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，如深圳灣體育中心、央視總部大樓、國(guó)家體育館鳥巢以及鳳凰國(guó)際傳媒中心等。但是，與高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼相關(guān)的規(guī)范和研究還不成熟，目前高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼在實(shí)際工程應(yīng)用中沿用普通鋼的設(shè)計(jì)條文和規(guī)范。高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼和普通強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼除了有較高的屈服強(qiáng)度外，二者的力學(xué)性能和成分指標(biāo)也不盡相同。因此，針對(duì)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼

22圖3.2材性試件加載設(shè)備圖3.3材性試件拉伸過程通過材性試驗(yàn)可得試件的荷載-位移曲線、荷載-應(yīng)變曲線，測(cè)得鋼材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷后伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能參數(shù)，試件結(jié)果見表3.1。材性試件應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線由萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)采集的荷載-位移關(guān)系曲線得到，鋼材應(yīng)力-應(yīng)變曲線關(guān)系圖如圖3.4~圖3.8所示。根據(jù)拉伸試驗(yàn)結(jié)果分析，8mm和14mm兩種不同厚度的Q345鋼本構(gòu)關(guān)系一致，厚度對(duì)荷載-位移曲線影響較大，但對(duì)應(yīng)力-應(yīng)變曲線影響甚小，因此此處取兩種不同厚度試驗(yàn)結(jié)果的均值給出Q345鋼的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線。低屈服點(diǎn)鋼Q100、低屈服點(diǎn)鋼Q160無(wú)明顯屈服臺(tái)階，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線飽滿，延性性能良好。Q235鋼、Q345鋼、Q460鋼有明顯屈服臺(tái)階，抗拉強(qiáng)度較高，但延性性能較低屈服點(diǎn)鋼差，且應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線較為不飽滿。抗拉強(qiáng)度隨著鋼材強(qiáng)度的提升而增大，斷后伸長(zhǎng)率隨著鋼材強(qiáng)度的提升而減校表3.1鋼材材性試驗(yàn)結(jié)果試件編號(hào)鋼板厚度d*/mm屈服強(qiáng)度f(wàn)y*/Mpa抗拉強(qiáng)度f(wàn)u*/Mpa斷后伸長(zhǎng)率A/%Q100-10-116.5134.5288.447.1Q100-10-216.6132.8283.145.4Q100-10-316.3136.1286.646.9均值16.47134.5286.046.5

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]帶肋方鋼管高強(qiáng)混凝土柱軸壓性能試驗(yàn)研究[J]. 劉潔,郭江濤,成玉佳.  鋼結(jié)構(gòu). 2018(08)
[2]設(shè)置橫隔板方鋼管混凝土柱軸壓性能有限元非線性分析[J]. 楊光,鄧書輝,劉文洋,鄭鑫,張兆強(qiáng).  低溫建筑技術(shù). 2018(04)
[3]圓端形鋼管混凝土柱軸壓性能有限元分析[J]. 陳鵬.  混凝土與水泥制品. 2018(04)
[4]鞍鋼抗震用低屈服點(diǎn)軟鋼的開發(fā)與生產(chǎn)[J]. 林田子,劉明,侯華興,張濤,楊穎,張哲.  軋鋼. 2017(04)
[5]圓鋼管混凝土柱軸壓性能試驗(yàn)研究[J]. 李斌,王柯程,李廣,高春彥.  江西建材. 2017(14)
[6]圓鋼管混凝土柱軸壓柱有限元分析[J]. 李斌,王柯程,李廣,高春彥.  江西建材. 2017(14)
[7]平面外往復(fù)荷載作用下豎向偏心圓形鋼橋墩數(shù)值模擬分析[J]. 王占飛,張霞,張玉杰.  公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版). 2016(06)
[8]水平往復(fù)荷載作用下部分填充混凝土圓形鋼橋墩柱的力學(xué)性能[J]. 王占飛,隋偉寧,李幗昌,吳權(quán),葛琳.  中國(guó)公路學(xué)報(bào). 2015(01)
[9]循環(huán)荷載下低屈服點(diǎn)鋼材LYP225的力學(xué)性能[J]. 石永久,王佼姣,王元清,潘鵬,牧野俊雄,齊雪.  東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(06)
[10]鋼管高強(qiáng)混凝土柱軸壓性能試驗(yàn)研究[J]. 柯曉軍,陳宗平,應(yīng)武擋,薛建陽(yáng).  建筑結(jié)構(gòu). 2014(16)

碩士論文
[1]鋼筋混凝土橋墩彎剪抗震性能研究[D]. 張雅漫.西南交通大學(xué) 2018
[2]部分填充圓形截面鋼管混凝土橋墩抗震性能研究[D]. 吳權(quán).沈陽(yáng)建筑大學(xué) 2012
[3]帶肋圓管截面鋼橋墩的力學(xué)性能研究[D]. 栗岳.上海交通大學(xué) 2012
[4]部分填充圓形鋼管混凝土橋墩抗震性能研究[D]. 廖晶.沈陽(yáng)建筑大學(xué) 2011
[5]部分內(nèi)填混凝土箱形截面鋼橋墩的力學(xué)性能研究[D]. 王躍東.上海交通大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3609102