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方钢管混凝土桥墩抗震性能数值模拟与分析
| 论文题名： | 方钢管混凝土桥墩抗震性能数值模拟与分析 |
| 关键词： | 方钢管混凝土桥墩;地震易损性;抗震性能;数值模拟 |
| 摘要： | 方钢管混凝土桥墩可有效满足城市发展中的桥梁建设要求，具有良好的应用前景。一方面钢管在工厂预制后其重量较轻，现场吊装较为方便，且施工时可作为模板直接浇筑混凝土，大大降低了施工难度和节省施工时间；另一方面其较充分地利用了钢管对混凝土的约束效应，结构的力学性能较好。但目前我国相关规范还较少涉及方钢管混凝土桥墩计算理论与方法，实际应用仍处于起步阶段。本文依托实际工程设计了方钢管混凝土桥墩，建立并验证了有限元数值模型，开展了截面滞回性能和桥墩抗震性能研究，得出如下的结论： （1）基于实际混凝土桥墩，通过等截面、等刚度、等承载力的设计方法进行方钢管混凝土的截面设计，将之与原混凝土桥墩进行对比。结果表明在刚度和承载力相同的条件下，方钢管混凝土截面面积小于混凝土截面，可有效减小桥墩的占地面积。 （2）针对设计出的方钢管混凝土桥墩截面，分别在XTRACT和OPENSEES中建立了纤维模型，进行弯矩曲率分析，研究了钢管强度和纵筋配筋率对方钢管混凝土桥墩抗弯性能的影响。结果表明，两个模型计算得到的截面弯矩曲率分析结果基本相同，验证了上述纤维截面模型的合理性；随着钢管强度的提升，方钢管混凝土截面可承受的弯矩不断增加，且均优于原混凝土桥墩；纵筋配筋率对截面力学性能的影响较小。 （3）开展了方钢管混凝土桥墩的push-over分析，讨论了轴压比、含钢量、长径比、配筋率、钢管强度、混凝土强度等对桥墩滞回性能的影响。结果表明，混凝土强度和配筋率对桥墩的滞回性能影响较小，轴压比、含钢量、长径比和钢管强度的影响较大；据此给出了方钢管混凝土桥墩设计的建议。 （4）采用增量动力分析方法研究了方钢管混凝土桥墩与原混凝土桥墩的抗震性能，对比了两种桥墩的地震易损性。分析表明相较于混凝土桥墩，方钢管混凝土桥墩的墩顶侧移角较小，残余位移相近，相同PGA作用下出现损伤的概率更小，具有更好的抗震性能。 |
| 作者： | 钟陈志 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 谢燕;唐兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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