鋼管混凝土橋墩在長聯(lián)矮墩連續(xù)剛構(gòu)橋中的應(yīng)用與研究.pdf

1、近幾十年來，多跨連續(xù)剛構(gòu)橋以其自身的優(yōu)勢在我國得到廣泛的應(yīng)用，它是利用主墩的柔性來適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)的縱向變形。由于該結(jié)構(gòu)為墩梁固結(jié)體系，對溫度變化、混凝土的收縮徐變、汽車制動力、水平地震力等因素產(chǎn)生的次內(nèi)力相當(dāng)敏感，而且聯(lián)長越長，橋墩越低，產(chǎn)生的次內(nèi)力也越大，對橋墩受力極為不利，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)形式不成立。因此，連續(xù)剛構(gòu)的應(yīng)用在一定程度上受到了聯(lián)長和墩高的制約。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是在鋼管中填充素混凝土而形成的一種組合結(jié)構(gòu)，它將鋼材和混凝土兩種材料結(jié)

2、合起來，相互彌補對方的缺點，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點，是一種較為理想的組合型式。該結(jié)構(gòu)具有承載力高，截面尺寸小、施工方便、經(jīng)濟(jì)效益好、塑性和韌性好、耗能能力強、抗震性能好等優(yōu)點。目前，在橋梁工程中鋼管混凝土結(jié)構(gòu)多用于拱橋的拱肋，而用于橋墩的實例較少。
　　本文針對長聯(lián)矮墩連續(xù)剛構(gòu)橋中矮墩的受力特點，結(jié)合鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，提出采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)作為此類剛構(gòu)橋的墩柱，以解決長聯(lián)矮墩連續(xù)剛構(gòu)橋中矮墩的技術(shù)難題，進(jìn)一步擴大連續(xù)剛構(gòu)橋的適用范

3、圍。本文對此展開相應(yīng)的研究，主要內(nèi)容如下：
　　1、介紹了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的剛度計算方法，即基于疊加理論的換算剛度和基于統(tǒng)一理論的組合剛度，計算了圓形和方形截面在不同鋼材牌號、混凝土標(biāo)號和含鋼率時兩種剛度的差值百分比，并分析這些參數(shù)對該差值百分比的影響，得到常用鋼號及混凝土標(biāo)號下兩種剛度之間的誤差分布范圍。本文提出了“臨界含鋼率”，根據(jù)實際含鋼率和臨界含鋼率的大小關(guān)系，從而可以方便快速地判定兩種剛度間的相互關(guān)系以及因采用換算剛度給計

4、算結(jié)果帶來的偏差，使設(shè)計人員做到心中有數(shù)，有的放矢。
　　2、在假定墩底與基礎(chǔ)固結(jié)，墩頂只允許產(chǎn)生水平位移而無轉(zhuǎn)角的力學(xué)模式下，基于能量法和并聯(lián)剛度集成理論提出了四肢鋼管混凝土橋墩的抗推剛度理論公式，根據(jù)該公式對圓形和方形鋼管混凝土橋墩的抗推剛度進(jìn)行了比較。
　　3、以渭河大橋為工程背景，采用有限元軟件 Midas civil對鋼管混凝土橋墩和鋼筋混凝土橋墩進(jìn)行了靜力對比分析，比較兩種橋墩在適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)變形、結(jié)構(gòu)內(nèi)力分配、材

5、料用量等方面的差異，得出鋼管混凝土橋墩的抗推剛度比同等條件下鋼筋混凝土橋墩的抗推剛度更小，更能適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)的變形，結(jié)構(gòu)受力更加均衡，材料用量更少，工程造價更低，建議可以作為長聯(lián)矮墩連續(xù)剛構(gòu)橋中合理的橋墩形式予以推廣。對鋼管混凝土橋墩的合理墩高適用范圍進(jìn)行了探討，對不同墩高情況下連續(xù)剛構(gòu)橋墩的組合形式提出了一些建議。
　　4、采用有限元軟件 Midas civil對鋼管混凝土橋墩和鋼筋混凝土橋墩分別進(jìn)行了彈性反應(yīng)譜分析和非線性動態(tài)時