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原文传递内置T肋箱形钢桥墩的延性性能研究

论文题名：	内置T肋箱形钢桥墩的延性性能研究
关键词：	内置T肋箱形钢桥墩;最大承载力;极限应变;延性性能
摘要：	随着科技的进步和人们生活水平的不断提高，汽车成为人们日常生活中出行的常用交通工具。连接城市交通网络的重要枢纽包括城市高架桥、高速公路桥梁及铁路桥梁等。桥墩作为桥梁的重要构件之一，连接着桥梁上部结构与基础，传递桥面自身荷载以及外部荷载。常见的钢筋混凝土桥墩不仅自重大，而且延性性能较差，抗震性能一般。而钢桥墩的自重轻，延性性能好，抗震性能优越。因此，研究钢桥墩在地震作用下的延性性能具有重要的工程应用价值。本文为进一步提升钢桥墩的延性性能，提出了一种新型截面形式的带T肋箱形钢桥墩。　　本文研究内置T肋新型截面钢桥墩的延性性能。为了模拟地震作用，在钢桥墩顶部同时施加恒定竖向荷载与水平往复荷载。针对内置T肋箱形钢桥墩开展大量参数化分析，揭示结构几何参数与轴压比等对该类钢桥墩最大承载力与延性性能的影响规律，提出预测该类钢桥墩最大承载力与延性比的计算公式，为实际工程设计提供理论依据。此外，针对内置T肋箱形钢短柱的延性性能展开分析，探讨该类钢短柱的延性性能变化规律，提出预测该类钢短柱的极限应变计算公式，有望为建立基于二维梁柱单元模型的钢桥墩简化计算方法提供判断依据。本文的主要研究内容如下。　　（1）详细介绍了三维弹塑性有限元分析方法以及采用ABAQUS有限元分析软件对内置T肋箱形钢桥墩进行建模的方法。通过将有限元模拟得到的水平荷载-位移滞回曲线、破坏模式等与试验结果进行对比分析，验证了所采用的三维有限元计算方法的准确性。　　（2）对箱形钢桥墩采用内置T肋的优势进行分析。通过与带一字肋箱形钢桥墩的延性性能进行对比，研究内置T肋后箱形钢桥墩的延性性能提高程度。此外，研究内置T肋箱形钢桥墩的T肋设置高度对钢桥墩延性性能的影响，以便确定合理的T肋设置高度。　　（3）通过控制翼缘正则化宽厚比、试件正则化长细比、加劲肋正则化长细比、轴压比以及横隔板纵横比等参数，设计了270个钢桥墩试件。通过参数化分析，研究上述各参数对内置T肋箱形钢桥墩最大承载力与延性性能的影响规律。研究结果表明，随着翼缘正则化宽厚比、试件正则化长细比、加劲肋正则化长细比以及轴压比的减小，试件的延性性能显著提升。基于参数化分析结果，采用非线性拟合方法，提出了预测内置T肋箱形钢桥墩最大承载力与延性比的计算公式。　　（4）对内置T肋箱形钢短柱的延性性能变化规律展开研究，具体分析翼缘正则化宽厚比、加劲肋正则化长细比以及轴压比等参数对钢短柱延性性能的影响规律。研究结果表明，当翼缘正则化宽厚比、加劲肋正则化长细比以及轴压比越小时，内置T肋钢短柱的延性性能越好。基于钢短柱的参数化分析结果，提出了内置T肋箱形钢短柱的极限应变计算公式。
作者：	高玉学
专业：	土木工程
导师：	高圣彬
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海师范大学
学位年度：	2023