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| 有关钢梁与钢筋混凝土桥墩的新型刚节点结构形式的开发及其抗震性能的实验性研究 |
吉伯海
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| DEVELOPMENT AND ANTI-SEISMIC EXPERIMENTAL STUDY ON NEW TYPE OF RIGID CONNECTION OF STEEL GIRGER AND REINFORCED CONCRETE PIER |
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摘要 钢梁与钢筋混凝土桥墩的刚节点结构形式是组合结构桥梁的一种重要形式之一。通过将钢梁与钢筋混凝土桥墩进行刚节点结合，增加了桥跨结构的超静定次数，从而可大大提高桥梁结构的整体性及抗震性能。此外，在内力分配上，使得在桥梁的支点处，原本由钢梁单独承担的支点负弯矩变成由钢梁和钢筋混凝土桥墩共同承担，从而减轻了钢梁的负担。采用刚节点结构形式，既充分利用了钢与混凝土各自的优点，又节省了上部结构的钢材使用量。此外，由于省去了钢梁和桥墩间支座的使用，降低了桥梁的建设成本以及建成后的维修管理费用。
基于以上特点，该结构形式目前在一些发达国家，如日本、法国、德国等，已受到愈来愈广泛的重视和应用。在目前已被使用及开发的刚节点形式的基础上，研究和开发了两种全新形式的刚节点结合形式，并通过静荷载反复实验，分别对它们的耐力及抗震性能进行了基础性实验研究，并就组成结构的各部件的合理化设计提出了具体的建议及理论依据，为结构设计的规范化以及研究成果在实际工程中的推广和应用奠定了基础。本研究的主要内容如下：
新型刚节点结构形式之一：利用高强螺栓连接的钢梁与钢筋混凝土桥墩的刚节点结构。该结构形式的主要结构特征是通过在桥墩内部预设可传递剪力的钢板(称“剪力传递钢板”)和在桥跨纵向的桥墩两侧预埋传递弯矩的钢板(称“弯矩传递钢板”)，通过适当的连接构造，使桥墩的主拉筋与弯矩传递钢板连成整体。由于上下部构造间的连接全部采用高强螺栓连接，因此，现场作业只需完成构件的安装。该构造与已有构造最明显的区别在于：刚节点结合部的传力机制明确，上下部构造间从外形上看是完全分离的形式，由于将刚节点结合部设置在桥墩的顶端，从而省去了接合部混凝土的二次施工。此外，由于在刚节点内部使用了剪力传递钢板，大大减少了接合部的部件数量，使以往结构所存在的部件繁杂、施工难度大及施工周期长等不利因素得到较大改进。
新型刚节点结构形式之二：利用连接梁形式的钢梁与钢筋混凝土桥墩的刚节点结构。该结构形式是在以往刚节点结构形式的基础上进一步开发而成的。由于目前刚节点部的主要设计原理是根据桥墩所使用的主钢筋来确定刚节点部的钢筋连接长度，从而确定刚节点结构规模。通过采用该种结构形式，不但解决了现场浇筑PC行车道板时所遇到的移动模板的通行受阻问题，而且还可以通过调节连接梁的高度，自由设定刚节点结构的高度，从而解决了目前结构规模受主梁高度的限制等无法解决的问题。
研究结果表明，以上两种结构形式不但具有结构简单、施工方便以及传力机制明确等优点，而且具有良好的抗震及塑性变形性能。
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| 关键词 ：
刚节点结构,
反复荷载,
应力传递,
抗震性能,
能量吸收
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收稿日期: 2003-04-26
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