钢管混凝土组合格构柱高墩偏压试验研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com5O桥梁结构城市道桥与防洪2012年2月第2期钢管混凝土组合格构柱高墩偏压试验研究胡宇(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津市300142)摘要：雅泸高速公路黑石沟特大桥在国内首次提出并采用了钢管混凝土组合格构柱高墩。为研究这种结构形式高墩的组合性能，进行了偏压试验和破坏试验，考察了钢管混凝土柱肢、钢管外包混凝土及腹板剪力墙的受力性能。试验结构表明：正常使用极限状态下，钢管混凝土组合格构柱处于小偏心受压，结构处于弹性状态。关键词：钢管混凝土；格构柱；试验研究；偏压；正常使用极限状态中图分类号：U443．2文献标识码：B文章编号：1009—7

2、716(2012)02—0050一o4交界墩均采用钢管混凝土组合格构柱形式。其中0引言3号主墩墩高133m，墩顶横向宽6．8m，纵向宽钢管混凝土组合格构柱是钢与混凝土组合应10m。墩身采用4一l320mm钢管，内灌C80混用的一种新结构形式，具有外形纤细、承载能力凝土，外包C30钢筋混凝土。各柱肢间用型钢剪高，抗震性能好等优点『I_3】，尤其适用于抗震设防力墙连接，沿墩高均匀设置11道C30预应力混凝地区作为高耸桥墩承重结构【41。其主要设计思想土隔板。是：以钢管混凝土柱为核心，利用钢管混凝土受压2偏压试验介绍时产生的增强效应减小截面尺寸，提高柱身承载力，而为了将钢管混凝土柱

3、连成整体，在钢管混凝2．1模型设计土柱之间设计了连接剪力墙【5J(截面形式见图1)。按照设计单位的要求将墩顶箱梁倒置并与墩这种结构形式目前还没有设计规程和工程经验可底固结。根据试验主要目的，本文只讨论墩的设以参考借鉴。雅泸高速公路黑石沟特大桥是国内计。依据应力相似准则『61，得到模型试验的主要参首次采用钢管混凝土组合格构柱作为桥墩结构形数如表1所示。式的预应力混凝土连续刚构桥。为了研究这种超表1模型主要参数高墩在偏压荷载作用下的结构行为，本文选取该桥3号主墩作为研究对象，开展了正常使用极限状态下钢管混凝土组合格构柱高墩的偏载试验研注：N为偏压轴力，Q为剪力，M为偏心弯矩，e为

4、偏心距，H为究。为叙述方便，从内侧到外侧，依次命名为核心墩高。混凝土、钢管和外包混凝土。为了模型制作方便，根据用钢量相等原则，采标准横截面用Q235一c代替原型桥墩钢管柱肢所采用的Q345一B；采用螺纹钢筋代替原型桥墩的横撑、斜撑和风撑的型钢；采用钢丝网代替原型桥墩的钢管外包钢筋混凝土、腹板和混凝土隔板中的构造钢筋。为防止腹板及外包混凝土受剪开裂，在C30混凝土中掺人聚丙乙烯纤维制成纤维混凝土。混凝土试块采用室外天然养护，材料试验测试结果图1组合墩截面(单位：em)见表2。表2材料性能测试结果1基本概况黑石沟特大桥地处地震高烈度区，主跨为200m，沟底距桥面约190m，大桥主

5、墩、辅助墩、收稿日期：2011-12—08作者简介：胡宇(1984一)，男，辽宁鞍山人，助理工程师，从事注：为混凝土立方体抗压强度，为混凝土棱柱体抗压强度，桥梁设计工作。为钢材屈服强度为钢材破坏强度。学兔兔www.xuetutu.com2012年2月第2期城市道桥与防洪桥梁结构512．2试验方法试验采用油压千斤顶加载。为保证钢管与混凝土共同受力，在墩顶垫以20mm厚刚垫板，墩AA底采用预应力钢筋锚固。试验装置如图2所示。以试验荷载的10％为加载量级分两次循环加载，测试挠度、应变，观测裂缝。AA亟堑-．~sl柱肢钢管应变片布置示意图I1B0钢管混凝土柱-e．．-$2{=一lA2

6、--Jl-e--s3==3(I-I)一Jl{}s4：=—3(I—I)腹板剪力墙雎l-e--s5=====A4(Ⅱ一n)-JI—4(Ⅱ一Ⅱ)～7外包混凝土及腹板应变片布置示意图，，l，，，，，，，，，，／／／顷龃图3应变测试示意图图2加载装置示意图100％沿墩高5分点及墩顶各布置一块百分表测试90％墩身位移。在柱肢钢管表面I—I和Ⅱ一Ⅱ截面的80％、点各布置一片纵向应变片，c、D点各布置一70％片应变花；管内混凝土中预埋有钢筋，对应I—I之60％5o％和Ⅱ一Ⅱ截面的钢筋表面贴有纵向应变片；外包握40％混凝土及腹板表面A、日及E～G点各布置一片纵次加载30％次加载向应变片，c、D

7、点各布置一片应变花。详细布置20％几儿图3。10％0％3试验结果0246扰度“／rma3．1受力性能分析图4测点1荷载一挠度曲线模型为典型的悬臂压弯构件，15号百分表数值显示，同级荷载下水平扰度随墩高的增加而增大。由图4中可以看出，正常使用极限状态下加载全过程荷载一挠度曲线斜率接近直线，两次加载曲线的重合度良好，模型未进入塑性变形阶段，偏心弯矩作用很小。＼3．2钢管混凝土柱肢受力性能耱挺依据钢筋与混凝土的变形协调原则，通过测试预埋钢筋的应变可以间接得到核心混凝土应变的分布。图5、图6给出了I—I截面核心