可恢复功能的圆钢管墩柱抗震性能研究

发布时间：2020-05-05 06:02

【摘要】：钢墩柱具有强度高、自重轻等特点,广泛应用于高架桥、人行天桥等桥梁结构和机场、高铁站等大型公共建筑,亦可应用于风力、太阳能等绿色能源发电设施的承重结构。在地震多发地带,钢墩柱根部易发生塑性损伤破坏而导致结构主体发生破坏。本文以圆钢管墩柱为研究对象,采取塑性损伤控制加固方法对墩柱根部进行补强,从而有效提高墩柱的抗震性能。本文考虑圆钢管墩柱的受力特点,在墩柱根部设置可拆卸的耗能区,将耗能区的部分普通钢壁板替换为低屈服点钢壁板,在低屈服点钢壁板两侧增设由高强螺栓连接的加劲钢板。当墩柱受到地震作用时,低屈服点钢板首先起到作用,并通过两侧加劲钢板约束其屈曲变形,从而提高墩柱的强度和耗能能力。同时墩柱根部的耗能区更换较为方便,具有较强的可恢复能力。本文主要研究此类圆钢管墩柱在竖向压力和水平往复荷载作用下,轴压比、偏心距、壁板强度、壁板厚度、长细比等参数对其抗震性能的影响。本文进行的主要工作内容有:(1)共进行7个试件的拟静力试验,分析试件的破坏机理,得到各试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、骨架曲线、位移延性系数、承载能力、刚度退化特征、强度退化特征、耗能能力和可恢复能力等结果,研究轴压比和偏心距对圆钢管墩柱抗震性能的影响。(2)运用ANSYS建立缩尺试件的数值模型,通过试验来验证数值模拟的准确性。在此基础上扩大参数分析,设计28个足尺试件,研究偏心距、壁板厚度、壁板强度、试件长细比对墩柱抗震性能的影响。(3)拟合得到反复荷载作用下圆钢管墩柱的承载力计算公式,并对构件提出了合理的设计建议。研究结果表明:在设置了低屈服点耗能壁板后,试件的屈曲荷载和破坏荷载增大,承载能力和耗能能力增强,具有良好的抗震性能。轴压比对试件的屈曲荷载和破坏荷载影响较小,对试件的破坏形态影响较大。轴压比越小,试件后期强度和刚度退化越慢,其中轴心受压试件的承载力和延性越低,偏心受压试件的承载力和延性越高。参数分析发现偏心距、壁板的强度和厚度、长细比对试件的抗震性能有较大的影响。偏心距越大,试件的正向承载能力增大而反向承载能力减小;壁板的厚度越厚、强度越大,试件的滞回性能越好,承载能力越高;长细比增大,试件的延性性能增强,但承载能力降低。
【图文】：

可恢复功能的圆钢管墩柱抗震性能研究

试验加载全景图

可恢复功能的圆钢管墩柱抗震性能研究

试验加载制度
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U442.55;TU352.11

【参考文献】