新型內嵌耗能殼板箱形鋼橋墩抗震性能與設計方法研究

《新型內嵌耗能殼板箱形鋼橋墩抗震性能與設計方法研究》是依託華僑大學，由李海鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：新型內嵌耗能殼板箱形鋼橋墩抗震性能與設計方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李海鋒
• 依託單位：華僑大學

項目摘要

傳統的鋼筋混凝土橋墩由於自重大且延性差，在較強地震作用下易損壞，且難以修復。本課題提出一種新型內嵌耗能殼板箱形鋼橋墩，並基於損傷控制理論對其力學行為和抗震設計理論進行系統研究。通過新型橋墩的三向擬靜力試驗、數值模擬和理論分析，研究內嵌耗能殼板箱形鋼橋墩屈曲機理、耗能機理以及內嵌殼板與橋墩壁板相關屈曲關係，獲得新型橋墩的滯回特性曲線，建立鋼橋墩的恢復力模型。同時分析三向地震耦合作用、軸壓比、長細比、截面高寬比、壁板寬厚比、內嵌殼板等構造對新型橋墩抗震性能的影響規律。在試驗研究與理論分析的基礎上，提出新型內嵌耗能殼板箱形鋼橋墩剛度、變形及其承載能力的簡化計算公式，並提出不同性能水準下鋼橋墩的抗震變形容許值。研究成果為新型內嵌耗能殼板箱形鋼橋墩基於性能的抗震設計理論及工程套用提供科學依據。

結題摘要

傳統的鋼筋混凝土橋墩由於自重大且延性差，在較強地震作用下易損壞，且難以修復。基於損傷控制理論，研發出新型內嵌耗能殼板的箱形鋼橋墩，可提升城市抗震救災能力，並能顯著降低施工對城市生態環境和交通的不利影響。 為研究內嵌耗能殼板新型箱形鋼橋墩的抗震性能，開展了新型箱形鋼橋墩的擬靜力試驗、數值模擬和理論分析工作。分析了三向地震耦合作用、軸壓比、長細比、截面高寬比、壁板寬厚比、內嵌殼板等構造對新型橋墩抗震性能的影響規律。同時探討了新型箱形鋼橋墩根部耗能區的軸壓屈曲機理和變形性能，並研究了箱形偏心壓彎鋼柱的抗震性能。在試驗研究和理論分析的基礎上，提出了新型箱形鋼橋墩的抗震設計建議公式。研究得出以下主要結論： （1）設定內嵌殼板後，新型箱形鋼橋墩的承載能力和極限位移都有增大；骨架曲線下降段也變平緩，箱形鋼橋墩的變形能力增強，延性更好。 （2）軸壓比和內嵌殼板的橫向加勁肋間距對新型箱形鋼橋墩抗震性能的影響較為顯著。軸壓比和內嵌殼板的橫向加勁肋間距越小，試件的承載能力和極限位移越大，骨架曲線下降段越平緩，箱形鋼橋墩的變形能力和延性越好。 （3）設定壁板縱肋和增大內嵌殼板強度對箱形鋼橋墩的承載能力和延性性能的影響相對較小。 （4）考慮三向地震耦合作用後，試件滯回曲線包圍的面積將減小，試件耗能能力將降低。三向地震耦合作用對試件的變形能力影響較大，而對試件強度的影響相對較小。 （5）內嵌殼板可有效提高箱形鋼橋墩的承載能力和變形能力，內嵌殼板厚度、壁板寬厚比、軸壓比和長細比對新型鋼橋墩抗震性能的影響較為顯著。 （6）為便於新型箱形鋼橋墩的抗震設計，在理論分析和數值模擬的基礎上，建立了根部內嵌殼板耗能區的最小高度、軸力與彎矩相關穩定承載力及位移延性係數的計算公式。 通過本項目的研究，獲得了內嵌耗能殼板箱形鋼橋墩的屈曲傳力機理、抗震性能和設計方法，為新型箱形鋼橋墩的工程套用提供科學依據。