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高烈度区型钢混凝土索塔抗震性能研究

斜拉桥，型钢混凝土索塔，抗震性能

钢筋混凝土桥塔在地震往复荷载作用下处于压-弯-剪复合受力状态，在截面突变处极易产生应力集中，导致结构发生脆性崩塌，为提升高烈度区钢筋混凝土桥塔的抗冲击韧性与承载能力，本文提出型钢端部约束混凝土柱（Steel end restrained concrete column，SERC），优化普通钢筋混凝土桥塔抗震性能，防止其脆性失效。首先，本文以实际工程为依托，从不同角度设计型钢约束混凝土斜拉桥桥塔离散模型，制作4组型钢端部约束混凝土柱并开展拟静力试验，研究型钢与混凝土不同锚固方式和试件轴压比影响下型钢端部约束混凝土柱抗震性能。其次，基于Abaqus模拟平台，并引入Mander约束混凝土本构模型，建立并验证有限元模型，明确型钢端部约束混凝土截面材料在循环荷载作用下的分层损伤演化规律；基于模拟平台OpenSees构建宏观非线性模型，开展参数化分析，系统考察混凝土强度等级、钢材屈服强度及界面粘结滑移量等关键控制参数对结构能量耗散能力与损伤演化规律的影响机制。最后，基于修正压力场与桁架拱传力理论，提出型钢端部约束混凝土柱抗剪承载力计算模型。研究成果可为高烈度区型钢混凝土斜拉桥桥塔抗震设计提供参考。

钢筋混凝土桥塔在地震往复荷载作用下处于压-弯-剪复合受力状态，在截面突变处极易产生应力集中，导致结构发生脆性崩塌，为提升高烈度区钢筋混凝土桥塔的抗冲击韧性与承载能力，本文提出型钢端部约束混凝土柱（Steel end restrained concrete column，SERC），优化普通钢筋混凝土桥塔抗震性能，防止其脆性失效。首先，本文以实际工程为依托，从不同角度设计型钢约束混凝土斜拉桥桥塔离散模型，制作4组型钢端部约束混凝土柱并开展拟静力试验，研究型钢与混凝土不同锚固方式和试件轴压比影响下型钢端部约束混凝土柱抗震性能。其次，基于Abaqus模拟平台，并引入Mander约束混凝土本构模型，建立并验证有限元模型，明确型钢端部约束混凝土截面材料在循环荷载作用下的分层损伤演化规律；基于模拟平台OpenSees构建宏观非线性模型，开展参数化分析，系统考察混凝土强度等级、钢材屈服强度及界面粘结滑移量等关键控制参数对结构能量耗散能力与损伤演化规律的影响机制。最后，基于修正压力场与桁架拱传力理论，提出型钢端部约束混凝土柱抗剪承载力计算模型。研究成果可为高烈度区型钢混凝土斜拉桥桥塔抗震设计提供参考。