偏心竖向荷载作用下部分填充钢管混凝土桥墩柱的平面外力学性能研究

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1、分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文偏心竖向荷载作用下部分填充钢管混凝土桥墩柱的平面外力学性能研究作者姓名：高彬入学年份：2013年9月指导教师：王占飞副教授学科专业：桥梁与隧道工程申请学位：工学硕士所在单位：交通工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日起：2016年1月答辩委员会主席：王立红答辩委员会组成：包龙生宋福春王占飞张海薛兴伟李艳凤论文评阅人：王福春李艳凤硕士研究生学位论文摘要I摘要在现代社会中，交通拥堵已成为中国各大城市的普遍现象。近年来，随着对桥梁结构设计研究的不断深入，部分填充钢管混凝土桥墩柱以其

2、抗震性能优越的原因，在日本及欧美等发达国家得到广泛应用。由于中国经济的快速发展，该桥墩也必然会在将来广泛应用于实际工程当中。研究其在地震发生时的力学性能成为了一项重要课题。由于在地震作用过程中，部分填充钢管混凝土桥墩柱的受力状况复杂，而迄今为止，国内外的研究以桥墩在轴压状态及水平往复荷载作用状态下的研究较多，关于在偏心竖向荷载及平面外往复荷载同时作用状态下的部分填充钢管混凝土桥墩柱的力学性能研究相对较少。本文通过4个几何参数不同的桥墩柱的试验研究及12个有限元模型的模拟分析，得出偏心率、混凝土填充、长细比、径厚比、轴压比等参数对平面外部分填充钢管混凝土桥墩柱力学性能的影响

3、，得出相关结论，为以后的试验模拟及实际工程设计提供理论基础。主要研究内容如下：(1)具体阐述研究意义，详细介绍部分填充钢管混凝土桥墩柱的特性、发展及其与其他形式桥墩的比较。基于前人工作提出未被解决的问题。(2)详细介绍试件及试验设计，包括加载装置设计，加载形式等。对试验过程具体阐述，结果以滞回曲线、骨架曲线、应变-力曲线、应变-位移曲线等形式呈现，以此为依据得出混凝土填充高度、长细比、径厚比等参数对平面外部分填充钢管混凝土桥墩柱力学性能的影响。(3)进一步用Abaqus有限元分析软件对12个模型进行有限元分析，通过改变偏心率、混凝土填充高度、长细比、径厚比、轴压比等参数，

4、对比分析各模型滞回曲线、骨架曲线得出各参数对部分填充钢管混凝土桥墩柱在平面外偏心荷载作用下的力学性能影响。通过试验模拟分析得出结论如下：1.部分填充混凝土桥墩柱在极限承载力、极限位移等方面远优于空钢管，滞回性能更为饱满，通过在钢桥墩中填充部分混凝土，钢桥墩的抗震性能有所提升，其刚度变化较小;2.对于不同截面形式的桥墩柱，竖向荷载偏心率的增大都将大幅降低极限承载能力和延性，轴压比的增加也一定程度地降低了试件的延性，不利于桥墩柱的抗震性能;3.在增加钢桥墩的长细比，同时减小径厚比的情况下，钢桥墩的极限承载力提升，但极限变形减小。关键词：钢管混凝土;力学性能;偏心率；有限元分析

5、；平面外II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbsractIIIAbstractInmodernsociety,thetrafficjamhasbecomeapervasivephenomenoninmajorcitiesinChina.Withthecontinualinvestigationinthestructureofthebridge,thepartiallyconcretefilledsteelbridgepipehasbeenmorewidelytakenintoconsiderationinpracticaldesignbecauseofitsbe

6、tterseismicperformanceinrecentyears.Astherapideconomicdevelopment,thissortofpipemustbeutilizedinpracticalengineeringconstruction.Studyingitsmechanicalbehaviorundertheearthquakeimpacthasbecomeanimportantproject.Duringtheearthquake,thestressedconditionofthepartiallyconcretefilledsteelbridge

7、pipeiscomplicated,however,therecentinvestigationsmainlyconcentrateonthemechanicalbehaviorofthepipeundertheaxialloadorthein-planecyclicload.Theinvestigationsinthepipeundertheeccentricloadandtheout-of-planeloadarerare.Sothispaperisaimedatstudingtheimpactsoftheeccentri