方钢管混凝土桥墩力学性能分析.pdf免费

第十祷全国现f℃结构I程学术研讨会 方钢管混凝土桥墩力学性能分析 王鑫 (Ⅱ十##m《＆{＆∞Ⅲ110163 提要：Iq的分析方钢管混凝土桥墩苛载—位移全过程曲线，探讨方钢管混凝±桥墩极限承载力以及影响极限承载力的田 泰。方法采5JASAQUS有限“鞍件对方钢管混凝土桥墩进行非线性分析．利用m此得到的垒过稗曲线米分析钢管 厢服强度、核心混凝±强度和截面含钢牢对极限承载力和位移的影响。结果提高铜管屈服强度．棱o％凝土强度 和藏面禽钢宰，荷载—位移曲线蚌值增大，极限承载力明艋提高。结论提高钢管Ⅻ耀强度不仅日以提岛桥堪的桎 限承载力，m且桉心％凝土的抗Ⅱ能力也相臆的提高。截面古铜串的提高可以增加方制管棍凝土桥堪的檄限承载 力．挺商按。混凝七强度不但Ⅲ以提高构仆的极限承载力．也日H提高构件的《性性能。 关键词：方俐管混凝±：极跟承载力；桥墩{秆黻元分析；音铜术 一、引言 桥墩是桥梁结构的主要承重结构，其损坏与否对桥粱结构整体的损坏乃至倒塌起者举足轻重的作用=|。 PI前．国内外桥墩普遍采用的是钢筋混凝土结构或者是钢结构。I町这些结构在历次的地震中都遭受了严重 的损坏，如1995年在日本的阪神地震中，由于大多数桥墩采用的都是钢筋泥凝土结构，所以在地震中导致 根多桥墩出现剪切破坏，倾斜及钢筋屈服呈灯笼状破坏，混凝土崩裂压碎等。如图1所示。 (a)灯笼状破坏 (b)倾斜、倒塌 k)剪切破坏 围I钢筋混凝土桥墩的震害 此外，钢筋混凝土桥J教的延性设计也是至关重要的，如桥墩的轴压比、配箍率、混凝土强度厦保护层 厚度和截面形式等都将对钢筋棍凝土桥墩延性设计造成影响。而钢结构由于其施工速度快，施工方便等优 点t目前也广泛应用与桥粱结掏，但是在历次的地震中，工程师们发现钢结构的缺点越来越明显．虽主要 的就是制材的局部屈曲和失稳的特点．给桥粱结构设计带来极大的田难和挑战。 铜管混凝土构件凭借着承载力高、延性好、旌工方便及经济教益显著等优势已经在土术工程领域中得 到了广泛的应用．尤其是在建筑工程中使用的较多，而将铜管混凝土用于桥墩结构的在我国还是不多见的， I业建筑2D10增刊 第1删仝fq现代结构I程学术研讨台 俐管键凝1+桥墩的辑I父研究史献诅我同也”不多见．或青自学者j{对咧怿I符桥墩进行了研究．而方钢符混 探讨。 二、ABAQUS计算模型 (一)桥墩的简化计算模型 将桥墩的实际较复杂的受力形式简化为简单的力学模型是研究分析问题的有效方法。考虑桥墩的实际 受力特点+将桥墩近似简化为端固定，另一端自由的杆件，在自由端受到水平方向的力F，其中F包括 乍辆制动力，摩擦力和温度应力等。同时在杆件的自由端作用竖向的轴力N．N包括桥墩自身的重力．车辆 的荷载等。}6l据计算模型．建盘有限兀模型，如图2所示。 图2ABAQUS有限元模型 (二)材料的本构关系 (1)钢材的本构关系 利用ABAQUS提供的各向同性的弹塑性模型米模拟方钢管混凝士构件的钢材”，满足Von_MiSOS屈服准 则，经过简化，将钢材的应力应变关系分为四段，其袭选式为： 盯=巨￡ ￡≤‘。(弹性阶段) 仃=^t．‘。￡5‘：(屈服阶段) 盯=^+E／[150(e一岛)】‘2(￡≤t3(强化阶段) 仃=^ ￡≥‘，(二次流塑阶段) 式中：E为钢材的弹性模鲢：^和^分别为钢材的屈月＆强度和极限强度，^=16‘：‘l，t2，‘3为 弹性极限应变、屈服应变和强化应变-‘2=1(E1。‘3=lOOe,．。 (2)核心混凝土的本构关系 根据同济大学吕西林教授提…的核心混凝土应力一应变关系模型’’．针对ABAQUS定义的材料性质的 特点，通过多折线米拟合戈系曲线，核心混凝土本构关系