鋼管混凝土組合格構(gòu)柱高墩偏壓試驗(yàn)研究

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com5O橋梁結(jié)構(gòu)城市道橋與防洪2012年2月第2期鋼管混凝土組合格構(gòu)柱高墩偏壓試驗(yàn)研究胡宇(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津市300142)摘要：雅瀘高速公路黑石溝特大橋在國(guó)內(nèi)首次提出并采用了鋼管混凝土組合格構(gòu)柱高墩。為研究這種結(jié)構(gòu)形式高墩的組合性能，進(jìn)行了偏壓試驗(yàn)和破壞試驗(yàn)，考察了鋼管混凝土柱肢、鋼管外包混凝土及腹板剪力墻的受力性能。試驗(yàn)結(jié)構(gòu)表明：正常使用極限狀態(tài)下，鋼管混凝土組合格構(gòu)柱處于小偏心受壓，結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)。關(guān)鍵詞：鋼管混凝土；格構(gòu)柱；試驗(yàn)研究；偏壓；正常使用極限狀態(tài)中圖分類(lèi)號(hào)：U443．2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1009—7

2、716(2012)02—0050一o4交界墩均采用鋼管混凝土組合格構(gòu)柱形式。其中0引言3號(hào)主墩墩高133m，墩頂橫向?qū)?．8m，縱向?qū)掍摴芑炷两M合格構(gòu)柱是鋼與混凝土組合應(yīng)10m。墩身采用4一l320mm鋼管，內(nèi)灌C80混用的一種新結(jié)構(gòu)形式，具有外形纖細(xì)、承載能力凝土，外包C30鋼筋混凝土。各柱肢間用型鋼剪高，抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)『I_3】，尤其適用于抗震設(shè)防力墻連接，沿墩高均勻設(shè)置11道C30預(yù)應(yīng)力混凝地區(qū)作為高聳橋墩承重結(jié)構(gòu)【41。其主要設(shè)計(jì)思想土隔板。是：以鋼管混凝土柱為核心，利用鋼管混凝土受壓2偏壓試驗(yàn)介紹時(shí)產(chǎn)生的增強(qiáng)效應(yīng)減小截面尺寸，提高柱身承載力，而為了將鋼管混凝土柱

3、連成整體，在鋼管混凝2．1模型設(shè)計(jì)土柱之間設(shè)計(jì)了連接剪力墻【5J(截面形式見(jiàn)圖1)。按照設(shè)計(jì)單位的要求將墩頂箱梁倒置并與墩這種結(jié)構(gòu)形式目前還沒(méi)有設(shè)計(jì)規(guī)程和工程經(jīng)驗(yàn)可底固結(jié)。根據(jù)試驗(yàn)主要目的，本文只討論墩的設(shè)以參考借鑒。雅瀘高速公路黑石溝特大橋是國(guó)內(nèi)計(jì)。依據(jù)應(yīng)力相似準(zhǔn)則『61，得到模型試驗(yàn)的主要參首次采用鋼管混凝土組合格構(gòu)柱作為橋墩結(jié)構(gòu)形數(shù)如表1所示。式的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。為了研究這種超表1模型主要參數(shù)高墩在偏壓荷載作用下的結(jié)構(gòu)行為，本文選取該橋3號(hào)主墩作為研究對(duì)象，開(kāi)展了正常使用極限狀態(tài)下鋼管混凝土組合格構(gòu)柱高墩的偏載試驗(yàn)研注：N為偏壓軸力，Q為剪力，M為偏心彎矩，e為

4、偏心距，H為究。為敘述方便，從內(nèi)側(cè)到外側(cè)，依次命名為核心墩高?；炷痢摴芎屯獍炷?。為了模型制作方便，根據(jù)用鋼量相等原則，采標(biāo)準(zhǔn)橫截面用Q235一c代替原型橋墩鋼管柱肢所采用的Q345一B；采用螺紋鋼筋代替原型橋墩的橫撐、斜撐和風(fēng)撐的型鋼；采用鋼絲網(wǎng)代替原型橋墩的鋼管外包鋼筋混凝土、腹板和混凝土隔板中的構(gòu)造鋼筋。為防止腹板及外包混凝土受剪開(kāi)裂，在C30混凝土中摻人聚丙乙烯纖維制成纖維混凝土。混凝土試塊采用室外天然養(yǎng)護(hù)，材料試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果圖1組合墩截面(單位：em)見(jiàn)表2。表2材料性能測(cè)試結(jié)果1基本概況黑石溝特大橋地處地震高烈度區(qū)，主跨為200m，溝底距橋面約190m，大橋主

5、墩、輔助墩、收稿日期：2011-12—08作者簡(jiǎn)介：胡宇(1984一)，男，遼寧鞍山人，助理工程師，從事注：為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度，為混凝土棱柱體抗壓強(qiáng)度，橋梁設(shè)計(jì)工作。為鋼材屈服強(qiáng)度為鋼材破壞強(qiáng)度。學(xué)兔兔www.xuetutu.com2012年2月第2期城市道橋與防洪橋梁結(jié)構(gòu)512．2試驗(yàn)方法試驗(yàn)采用油壓千斤頂加載。為保證鋼管與混凝土共同受力，在墩頂墊以20mm厚剛墊板，墩AA底采用預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固。試驗(yàn)裝置如圖2所示。以試驗(yàn)荷載的10％為加載量級(jí)分兩次循環(huán)加載，測(cè)試撓度、應(yīng)變，觀(guān)測(cè)裂縫。AA亟塹-．~sl柱肢鋼管應(yīng)變片布置示意圖I1B0鋼管混凝土柱-e．．-$2{=一lA2

6、--Jl-e--s3==3(I-I)一Jl{}s4：=—3(I—I)腹板剪力墻雎l-e--s5=====A4(Ⅱ一n)-JI—4(Ⅱ一Ⅱ)～7外包混凝土及腹板應(yīng)變片布置示意圖，，l，，，，，，，，，，／／／頃齟圖3應(yīng)變測(cè)試示意圖圖2加載裝置示意圖100％沿墩高5分點(diǎn)及墩頂各布置一塊百分表測(cè)試90％墩身位移。在柱肢鋼管表面I—I和Ⅱ一Ⅱ截面的80％、點(diǎn)各布置一片縱向應(yīng)變片，c、D點(diǎn)各布置一70％片應(yīng)變花；管內(nèi)混凝土中預(yù)埋有鋼筋，對(duì)應(yīng)I—I之60％5o％和Ⅱ一Ⅱ截面的鋼筋表面貼有縱向應(yīng)變片；外包握40％混凝土及腹板表面A、日及E～G點(diǎn)各布置一片縱次加載30％次加載向應(yīng)變片，c、D

7、點(diǎn)各布置一片應(yīng)變花。詳細(xì)布置20％幾兒圖3。10％0％3試驗(yàn)結(jié)果0246擾度“／rma3．1受力性能分析圖4測(cè)點(diǎn)1荷載一撓度曲線(xiàn)模型為典型的懸臂壓彎構(gòu)件，15號(hào)百分表數(shù)值顯示，同級(jí)荷載下水平擾度隨墩高的增加而增大。由圖4中可以看出，正常使用極限狀態(tài)下加載全過(guò)程荷載一撓度曲線(xiàn)斜率接近直線(xiàn)，兩次加載曲線(xiàn)的重合度良好，模型未進(jìn)入塑性變形階段，偏心彎矩作用很小。＼3．2鋼管混凝土柱肢受力性能耱挺依據(jù)鋼筋與混凝土的變形協(xié)調(diào)原則，通過(guò)測(cè)試預(yù)埋鋼筋的應(yīng)變可以間接得到核心混凝土應(yīng)變的分布。圖5、圖6給出了I—I截面核心