圆端形不锈钢管混凝土桥墩抗震性能试验研究

《圆端形不锈钢管混凝土桥墩抗震性能试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、圆端形不锈钢管混凝土桥墩抗震性能试验研究ExperimentalResearchonSeismicBehaviorofConcrete-filledRound-endedStainlessSteelTubularBridgePiers学科专业：土木工程作者姓名：张建周指导教师：赵秋红教授天津大学建筑工程学院二零一七年十二月摘要圆端形不锈钢管混凝土桥墩是一种新型的高性能钢-混凝土组合桥墩，由圆端形截面形式的外钢管以及核心混凝土组成。这种桥墩形式具有抗震性能优越、自重轻、施工方便以及耐腐蚀性能好等优势。本文通过试验研究、有限元模拟及理论分

2、析相结合的方法，针对圆端形不锈钢管混凝土桥墩在水平往复荷载作用下的抗震性能开展了研究，取得了以下结论：（1）以外钢管材质、加载方向以及空心率为参数，完成了2个圆端形普通钢管混凝土桥墩及4个不锈钢管混凝土桥墩在水平往复荷载作用下的试验研究，包含实心及空心试件。试验结果表明：外钢管采用不锈钢的试件相比外钢管采用普通钢的试件，在水平往复荷载作用下的滞回曲线更加饱满，耗能能力更好，且前者骨架曲线在峰值荷载后的下降段更为平缓，表现出更优异的抗震性能。对于圆端形不锈钢管混凝土桥墩，弱轴向加载试件的水平承载力明显低于强轴向加载试件，且其水平荷载在峰

3、值点后下降更快，延性明显低于强轴向加载试件；中空夹层试件在强轴向加载时的峰值承载力、延性系数以及耗能能力高于实心试件，而弱轴向加载时，由于内钢管平直段出现向内的凹曲，中空夹层试件的位移延性系数略低于实心试件，但其承载力依然高于实心试件。（2）基于有限元分析软件ABAQUS建立了6个试件的有限元模型，并通过有限元分析结果与试验结果的对比进行了模型验证。通过参数分析，研究了外钢管名义屈服强度、内钢管屈服强度、外钢管及内钢管厚度、空心率、核心混凝土强度、长细比、轴压比以及截面长宽比等参数对中空夹层圆端形不锈钢管混凝土桥墩抗震性能的影响。分析

4、结果表明：外钢管名义屈服强度、外钢管厚度、长细比和截面长宽比的变化对中空夹层桥墩水平承载力的影响较大；内钢管屈服强度、内钢管厚度和核心混凝土强度的改变对试件水平承载力的影响较小；轴压比增大时，中空夹层桥墩水平承载力略有降低，但骨架曲线过峰值点后的下降明显增速；随着空心率的增加，中空夹层桥墩水平承载力有先增大后减小的变化趋势。（3）结合试验及有限元分析结果，通过数据拟合确定了圆端形不锈钢管混凝土桥墩的恢复力模型。给出了基于恢复力模型的荷载-位移角曲线，并与试验结果进行比较，可为此类结构的弹塑性动力分析提供有用的参考。关键词：不锈钢管混凝

5、土，圆端形桥墩，中空夹层钢管混凝土，试验研究，抗震性能，有限元分析，恢复力模型IABSTRACTConcrete-filledround-endedstainlesssteeltubular(CFRSST)bridgepierisanewtypeofhigh-performancesteel-concretecompositebridgepier,whichiscomposedofsteeltubewitharound-endedshape,aswellascoreconcrete.Thistypeofpiershastheadvan

6、tagesincludingsuperiorseismicperformance,lightweight,convenientconstructionandgoodcorrosionresistance,etc.ResearchhasbeencarriedoutontheseismicperformanceofCFRSSTbridgepiersundercycliclateralloads,throughacombinationofexperimentalstudies,finiteelementsimulationsandtheor

7、eticalanalyses,andthefollowingconclusionswereobtained:(1)Cyclictestswereconductedontwoconcrete-filledround-endedsteeltubularpierspecimensandfourCFRSSTspecimens,includingsolidandhollowsections.Thetestresultsindicatedthatcomparedtospecimenswithordinaryoutersteeltube,speci

8、menswithstainlesssteeltubehadimprovedseismicbehavior,withplumperhystereticcurvesandbetterenergydissipationcapa