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原文传递铝合金管混凝土桥墩抗震性能研究

论文题名：	铝合金管混凝土桥墩抗震性能研究
关键词：	铝合金管混凝土桥墩;水平往复荷载;抗震性能;拟静力试验;有限元
摘要：	铝合金管混凝土桥墩作为一种新型结构，具有施工方便、造型美观和耐腐蚀性能强等优点，在桥梁工程中已有应用实例。为了研究铝合金管混凝土桥墩的抗震性能，制作了两组共6个铝合金管混凝土桥墩的足尺试验模型，柱脚的基础分别为钢筋混凝土和钢套筒，设计轴压比为0.075～0.2，开展拟静力试验研究。同时采用ABAQUS软件进行非线性有限元分析，在试验验证的基础上对纵肋、长细比、轴压比、径厚比和核心混凝土的强度进行参数分析，研究铝合金管混凝土桥墩在水平往复荷载作用下的抗震性能变化规律。论文主要研究内容及结论如下：　　（1）对3个混凝土基础的铝合金管混凝土桥墩进行水平往复荷载作用下的试验研究，其中无核心混凝土的铝合金管桥墩的轴压比为0.1，另两个填充核心混凝土的铝合金管混凝土桥墩的轴压比分别为0.1和0.2。试验结果表明：轴压比较大的试件与轴压比较小的试件相比，等效粘滞阻尼系数的平均值提高了25.4%，初始刚度提升了11.97%，残余刚度提升了35.79%，水平承载力提高了0.17%，而位移延性系数降低了4.94%，在加载后期强度退化的速率较快。填充核心混凝土的试件与无核心混凝土的试件相比，初始刚度提升了88.62%，位移延性系数提升了37.87%，水平承载力提高了20.99%，残余刚度提升了12.14%，等效粘滞阻尼系数的平均值提高了7.56%，在加载后期强度退化的速率较低。轴压比对混凝土基础试件的耗能能力影响较大，是否填充核心混凝土对混凝土基础试件的初始刚度和延性性能影响较大。　　（2）对3个钢套筒基础的铝合金管混凝土桥墩进行水平往复荷载作用下的试验研究，其中无核心混凝土的铝合金管桥墩的轴压比为0.15，另两个填充核心混凝土的铝合金管混凝土桥墩的轴压比分别为0.075和0.15。试验结果表明：轴压比较大的试件与轴压比较小的试件相比，初始刚度提升了37.91%，等效粘滞阻尼系数的平均值提高了8.39%，残余刚度提升了2.91%，水平承载力提高了10.19%，位移延性系数降低了4.95%，在加载后期强度退化的速率较快。填充核心混凝土的试件与无核心混凝土的试件相比，初始刚度提升了70.31%，残余刚度提升了64.39%，水平承载力提高了54.17%，等效粘滞阻尼系数的平均值提高了16.39%，位移延性系数提升了8.60%，在加载后期强度退化的速率较低。轴压比对钢套筒基础试件的初始刚度和耗能能力影响均较大，是否填充核心混凝土对钢套筒基础试件的初始刚度和水平承载力影响较大。　　（3）对混凝土基础和钢套筒基础的两组铝合金管混凝土桥墩的试验结果进行对比分析，钢套筒基础试件的延性性能整体优于混凝土基础试件，钢套筒基础试件的延性系数平均值比混凝土基础试件增大了38.41%。混凝土基础试件的耗能能力整体强于钢套筒基础试件，混凝土基础试件的累计滞回耗能值比钢套筒基础试件增大了14.96%。混凝土基础试件的刚度和强度退化速率大于钢套筒基础试件。　　（4）采用有限元软件ABAQUS对6个试件进行建模分析，模拟结果与试验结果吻合较好，然后采用有限元方法对铝合金管混凝土桥墩进行参数分析，结果表明：纵向肋、长细比对水平承载力和总滞回耗能的影响较大。轴压比对水平承载力的影响不大，但对延性影响明显。径厚比对水平承载力的影响较大，但对试件耗能能力的影响不大。核心混凝土的强度对结构抗震性能的影响很小。　　（5）与按竖向承载力作用效应等效的钢管混凝土桥墩相比，无纵向肋时铝合金管混凝土桥墩的耗能能力弱于钢管混凝土桥墩，总滞回耗能值低26.14%，横向承载力低16.02%。带纵向肋的铝合金管混凝土桥墩的总滞回耗能值比钢管混凝土桥墩高了16.77%，但横向承载力仍比钢管混凝土桥墩低11.95%。
作者：	任子健
专业：	建筑与土木工程
导师：	温庆杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国矿业大学(江苏)
学位年度：	2022