采用半剛性節(jié)點(diǎn)的無伸縮縫橋梁受力性能研究

無縫橋橋臺(tái)及梁端節(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜，是影響無縫橋全橋受力性能的關(guān)鍵。本項(xiàng)目提出一種半剛性節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造由包裹著橡膠套的鋼棒、橡膠墊和混凝土組成，橡膠套與橡膠墊能夠發(fā)揮自身材料特性，替代伸縮縫適應(yīng)橋梁變形，同時(shí)取消墩上支座布置，既提高橋梁耐久性，又可減少橋梁后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。為了解半剛性節(jié)點(diǎn)傳力機(jī)理和剛度計(jì)算方法，以及采用半剛性節(jié)點(diǎn)的無縫橋受力性能，開展考慮不同構(gòu)造參數(shù)的15個(gè)半剛性節(jié)點(diǎn)足尺模型試驗(yàn)研究和采用墩梁半剛性連接的1:2縮尺模型振動(dòng)臺(tái)三臺(tái)陣試驗(yàn)研究，并結(jié)合有限元進(jìn)行拓展分析。結(jié)果表明，半剛性節(jié)點(diǎn)能很好地利用鋼棒的彎曲能力和橡膠套的壓縮能力，影響半剛性節(jié)點(diǎn)剪切剛度的主要參數(shù)為鋼棒直徑、橡膠套厚度；影響半剛性節(jié)點(diǎn)抗彎剛度的主要參數(shù)為鋼棒直徑、鋼棒根數(shù)和橡膠套厚度。建立了考慮不同鋼棒直徑、不同橡膠套厚度的雙參數(shù)節(jié)點(diǎn)剪切剛度和抗彎剛度計(jì)算公式，能較準(zhǔn)確地計(jì)算半剛性連接節(jié)點(diǎn)的剛度。地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果表明，采用半剛性節(jié)點(diǎn)的無縫橋在臺(tái)頂位置的響應(yīng)均大于墩頂位置的響應(yīng)，墩梁半剛性節(jié)點(diǎn)可以消耗地震波輸入結(jié)構(gòu)的能量，對(duì)整體橋的抗震起到積極作用。單向地震作用下加速度峰值和位移峰值與雙向地震作用下的數(shù)值變化不超過1%和3%，在地震計(jì)算過程中可以對(duì)縱橋向和橫橋向地震作用進(jìn)行單獨(dú)分析。比較墩梁固結(jié)整體橋、墩梁半剛接整體橋和墩梁設(shè)支座整體橋三個(gè)不同結(jié)構(gòu)體系的地震響應(yīng)特性，在相同地震力作用下，墩梁半剛接整體橋受力最合理。本項(xiàng)目研究結(jié)果可用于指導(dǎo)采用半剛性節(jié)點(diǎn)的無縫橋設(shè)計(jì)，可為實(shí)際工程應(yīng)用推廣奠定理論基礎(chǔ)，豐富我國(guó)無縫橋的結(jié)構(gòu)型式，對(duì)我國(guó)橋梁可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。 2100433B

無縫橋取消了伸縮裝置，使用性能好，維護(hù)費(fèi)用少，是一種可持續(xù)性發(fā)展的橋梁，在我國(guó)正逐漸推廣應(yīng)用。無縫橋橋臺(tái)及梁端節(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜，是影響無縫橋全橋受力性能的關(guān)鍵。本項(xiàng)目提出一種適用于混凝土樁基橋臺(tái)無縫橋的半剛性節(jié)點(diǎn)。通過開展節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究和全橋振動(dòng)臺(tái)陣試驗(yàn)研究，并結(jié)合有限元進(jìn)行拓展分析，研究采用半剛性節(jié)點(diǎn)的無縫橋受力性能。探明半剛性節(jié)點(diǎn)受力機(jī)理、傳力模式和滯回性能，提出半剛性節(jié)點(diǎn)剛度計(jì)算方法；掌握全橋地震響應(yīng)特性、破壞模式、內(nèi)力分布規(guī)律與傳遞機(jī)制；提出采用半剛性節(jié)點(diǎn)進(jìn)行橋梁無縫化改造計(jì)算方法和設(shè)計(jì)建議。本研究可為實(shí)際工程應(yīng)用推廣奠定理論基礎(chǔ)，推動(dòng)既有橋梁無縫化改造技術(shù)的進(jìn)步，為無伸縮縫橋梁規(guī)范的制定提供參考與借鑒。項(xiàng)目對(duì)促進(jìn)我國(guó)橋梁可持續(xù)發(fā)展具有重要的社會(huì)意義和應(yīng)用價(jià)值。

第1章 半剛性連接鋼結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 半剛性連接鋼結(jié)構(gòu)的類型和特點(diǎn)

1.2 國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

1.3 參考文獻(xiàn)

第2章 半剛性連接受力性能研究

2.1 半剛性連接節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度和結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

2.2 半剛性連接鋼框架外伸端板節(jié)點(diǎn)滯回性能試驗(yàn)研究

2.3 半剛性連接節(jié)點(diǎn)受力性能數(shù)值模擬

2.4 參考文獻(xiàn)

第3章 半剛性連接外伸端板撬力作用研究

3.1 半剛性連接外伸端板撬力作用有限元分析

3.2 半剛性連接外伸端板撬力作用設(shè)計(jì)方法研究

3.3 參考文獻(xiàn)

第4章 半剛性連接背板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)研究

4.1 外伸端板連接背板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的有限元數(shù)值模擬結(jié)果

4.2 端板連接背板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的受拉承載力分析

4.3 背板等效T形件的有效長(zhǎng)度分析研究

4.4 參考文獻(xiàn)

第5章 半剛性連接高強(qiáng)度螺栓承受拉力性能研究

5.1 高強(qiáng)度螺栓外伸端板連接的計(jì)算方法

5.2 高強(qiáng)度螺栓承受拉力作用的有限元分析

5.3 參考文獻(xiàn)

第6章 半剛性連接鋼框架穩(wěn)定性能研究

6.1 考慮二階效應(yīng)的半剛接鋼框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

6.2 半剛接鋼框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)取值研究

6.3 考慮剪切變形的半剛接鋼框架柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)取值研究

6.4 參考文獻(xiàn)

第7章 半剛性鋼框架動(dòng)力和抗震性能研究

7.1 多高層半剛接鋼框架的穩(wěn)態(tài)諧響應(yīng)分析

7.2 多高層半剛接鋼框架地震響應(yīng)分析

7.3 半剛性端板節(jié)點(diǎn)對(duì)多層鋼框架抗震設(shè)計(jì)的影響分析

7.4 參考文獻(xiàn) 2100433B