目前在我國(guó)已經(jīng)建成的眾多預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋中出現(xiàn)了主梁跨中下?lián)虾烷_裂等問題,新型鋼—混凝土組合連續(xù)剛構(gòu)橋不僅能夠避免此類病害的出現(xiàn),還具有整體性能好、施工方便快捷等優(yōu)點(diǎn),在公路工程和鐵路工程建設(shè)中具有廣泛的發(fā)展前景。此外,橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)階段不可避免的會(huì)遭遇地震等自然災(zāi)害和汽車或船舶撞擊、火災(zāi)、爆炸等極端偶然事故作用,既有設(shè)計(jì)規(guī)范并未考慮多災(zāi)害荷載作用的影響,因此,開展新型鋼-混凝土組合剛構(gòu)橋在多災(zāi)害荷載作用下的力學(xué)性能研究具有重要理論意義和巨大的工程實(shí)用價(jià)值。本文基于爆炸試驗(yàn)和擬靜力試驗(yàn),以及非線性數(shù)值分析,探索新型鋼—混凝土組合連續(xù)剛構(gòu)橋抗震性能和考慮爆炸損傷影響的雙層鋼管混凝土組合墩柱的抗震性能,主要工作如下:1、針對(duì)鋼—混凝土組合連續(xù)剛構(gòu)橋抗震關(guān)鍵部位剛性節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種新型構(gòu)造形式,對(duì)采用雙層鋼管混凝土墩、鋼管混凝土墩和鋼筋混凝土墩的節(jié)點(diǎn)抗震性能進(jìn)行對(duì)比分析;2、通過爆炸試驗(yàn)和擬靜力試驗(yàn),考慮爆炸損傷的影響,對(duì)不同截面形式的雙層鋼管混凝土組合墩柱的抗震性能進(jìn)行研究;3、建立了鋼—混凝土組合連續(xù)剛構(gòu)橋非線性有限元模型,分析了其地震作用下的橋梁動(dòng)力響應(yīng),對(duì)其抗震性能進(jìn)行評(píng)估。得到的主要結(jié)論如下:1、提出了一種鋼—混凝土組合連續(xù)剛構(gòu)橋新型墩梁連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式,其傳力簡(jiǎn)潔合理,抗震性能優(yōu)良,可供工程設(shè)計(jì)參考。2、爆炸損傷對(duì)雙層鋼管混凝土墩柱低周往復(fù)下的地震損傷發(fā)展有較大的影響,爆炸損傷會(huì)削弱其滯回曲線的峰值荷載;爆炸損傷后雙層鋼管混凝土墩柱強(qiáng)度退化曲線均體現(xiàn)出不對(duì)稱性,爆炸損傷會(huì)造成其剛度明顯的下降,但對(duì)其耗能能力影響不大。3、新型鋼—混凝土組合連續(xù)剛構(gòu)橋具有良好的抗震性能,可采用墩底曲率是否達(dá)到構(gòu)件的損傷標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷其損傷程度,可將鋼—混凝土組合剛構(gòu)橋地震損傷程度劃分為四個(gè)等級(jí):基本完好、中等損傷、嚴(yán)重破壞和整體倒塌。參數(shù)分析表明,橋墩高度不一致時(shí),橋墩越矮越易受到地震的損傷;在墩高一致時(shí),抗震性能隨著跨徑的增加而減弱;抗震性能與跨數(shù)相關(guān)性不明顯;同一橋梁其墩高相比于墩高一致的更易產(chǎn)生損傷。本文可為鋼—混凝土組合連續(xù)剛構(gòu)橋的抗震設(shè)計(jì)與推廣應(yīng)用提供依據(jù)和參考。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U448.23
【部分圖文】：

圖 1. 2 Nakamura 墩梁固結(jié)節(jié)點(diǎn)試件 圖 1. 3 Nakamura 節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)的滯回曲線Nakamura[41]針對(duì)工字鋼主梁和混凝土墩柱固結(jié)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，其中墩梁固結(jié)處工字鋼主梁通過短橫鋼通過焊縫連接。鋼橫梁和主梁的腹板包住節(jié)點(diǎn)核心區(qū)域混凝土，墩中鋼筋錨固在核心區(qū)混凝土內(nèi)，具體構(gòu)造如圖 1.2 所示。將其倒置，在墩底施加水平往復(fù)荷載，可以得到滯回曲線見圖 1.3。因?yàn)殇撝髁号c焊接短橫梁對(duì)墩頂混凝土形成了套箍效應(yīng)，有較強(qiáng)的約束左右，試件發(fā)生破壞時(shí)塑形發(fā)展十分充分，微裂縫均勻分布與核心區(qū)域的混凝土上，有較強(qiáng)的耗能能力。此節(jié)點(diǎn)已實(shí)際應(yīng)用于日本的朝見川橋，此橋?yàn)樗钠ぷ中弯撝髁旱钠呖玟摗炷两M合連續(xù)剛構(gòu)橋，其中最大跨徑為 43.5m。Shigeyuki 等[42]提出一種新型的鋼—混凝土主梁和墩柱的固結(jié)方式，并且與多種連接構(gòu)造進(jìn)行分析對(duì)比。通過鋼主梁和鋼桁架梁將固結(jié)處的核心混凝土約束住，從而使核心混凝土三向受力，并且在框架內(nèi)部焊接栓釘和鋼梁底部焊接短鋼筋來(lái)加強(qiáng)鋼主梁和混凝土墩柱之間的連接，之后通過有限元模擬，研究了該構(gòu)造的性能。巖崎初美[43]等提出了一種鋼主梁和圓形鋼筋混凝土橋墩的墩梁固結(jié)節(jié)點(diǎn)。在鋼

圖 1. 2 Nakamura 墩梁固結(jié)節(jié)點(diǎn)試件 圖 1. 3 Nakamura 節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)的滯回曲線Nakamura[41]針對(duì)工字鋼主梁和混凝土墩柱固結(jié)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，其中墩梁固結(jié)處工字鋼主梁通過短橫鋼通過焊縫連接。鋼橫梁和主梁的腹板包住節(jié)點(diǎn)核心區(qū)域混凝土，墩中鋼筋錨固在核心區(qū)混凝土內(nèi)，具體構(gòu)造如圖 1.2 所示。將其倒置，在墩底施加水平往復(fù)荷載，可以得到滯回曲線見圖 1.3。因?yàn)殇撝髁号c焊接短橫梁對(duì)墩頂混凝土形成了套箍效應(yīng)，有較強(qiáng)的約束左右，試件發(fā)生破壞時(shí)塑形發(fā)展十分充分，微裂縫均勻分布與核心區(qū)域的混凝土上，有較強(qiáng)的耗能能力。此節(jié)點(diǎn)已實(shí)際應(yīng)用于日本的朝見川橋，此橋?yàn)樗钠ぷ中弯撝髁旱钠呖玟摗炷两M合連續(xù)剛構(gòu)橋，其中最大跨徑為 43.5m。Shigeyuki 等[42]提出一種新型的鋼—混凝土主梁和墩柱的固結(jié)方式，并且與多種連接構(gòu)造進(jìn)行分析對(duì)比。通過鋼主梁和鋼桁架梁將固結(jié)處的核心混凝土約束住，從而使核心混凝土三向受力，并且在框架內(nèi)部焊接栓釘和鋼梁底部焊接短鋼筋來(lái)加強(qiáng)鋼主梁和混凝土墩柱之間的連接，之后通過有限元模擬，研究了該構(gòu)造的性能。巖崎初美[43]等提出了一種鋼主梁和圓形鋼筋混凝土橋墩的墩梁固結(jié)節(jié)點(diǎn)。在鋼

[45]等針對(duì)鋼—混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋傳統(tǒng)剛性節(jié)點(diǎn)的不足，提出了一種新的鋼套筒剛性節(jié)點(diǎn)，如圖1.4，并且設(shè)計(jì)了三組不相同的連接方式的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)，表明鋼套筒結(jié)合部具有較高的抗裂性能和承載力，能夠加強(qiáng)鋼混結(jié)合部附件的混凝土橋墩，讓最不利受力截面不在混凝土核心區(qū)之內(nèi)，提高了結(jié)構(gòu)的延性和承載力。圖 1. 4 聶鑫的鋼套筒剛性節(jié)點(diǎn)圖 1. 5 朱海清的新型剛性節(jié)點(diǎn)及加載示意圖朱海清[46]等提出了一種新型鋼管混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)，且對(duì)其進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn)，與傳統(tǒng)一體化澆筑的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，如圖 1.5 所示。節(jié)點(diǎn)采用了纖維砂漿和螺紋鋼管作為粘結(jié)填充媒介，相比傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)在耗能能力方面有所提升，及表現(xiàn)出了良好的節(jié)點(diǎn)建造便捷性，又表現(xiàn)出了優(yōu)于傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的抗震性能。針對(duì)鋼—混凝土組合剛構(gòu)橋墩梁剛性節(jié)點(diǎn)

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本文編號(hào)：2807552