钢管混凝土组合格构柱高墩偏压试验研究

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发布时间：2021-09-12

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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30142)
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—7716(2012)02—0050一o4
0 引言
钢管混凝土组合格构柱是钢与混凝土组合应
用的一种新结构形式，具有外形纤细、承载能力
高，抗震性能好等优点『I_3】，尤其适用于抗震设防
地区作为高耸桥墩承重结构【41。其主要设计思想
是：以钢管混凝土柱为核心，利用钢管混凝土受压
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连成整体，在钢管混凝
土柱之间设计了连接剪力墙【5J(截面形式见图1)。
这种结构形式目前还没有设计规程和工程经验可
以参考借鉴。雅泸高速公路黑石沟特大桥是国内
首次采用钢管混凝土组合格构柱作为桥墩结构形
式的预应力混凝土连续刚构桥。为了研究这种超
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
究。为叙述方便，从内侧到外侧，依次命名为核心
混凝土、钢管和外包混凝土。
标准横截面
图1 组合墩截面(单位：em)
1 基本概况
黑石沟特大桥地处地震高烈度区，主跨为
200 m，沟底距桥面约190 m，大桥主墩、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
桥梁设计工作。
交界墩均采用钢管混凝土组合格构柱形式。其中
3号主墩墩高133 m，墩顶横向宽6．8 m，纵向宽
10 m。墩身采用4一 l 320 mm钢管，内灌C80混
凝土，外包C30钢筋混凝土。各柱肢间用型钢剪
力墙连接，沿墩高均匀设置11道C30预应力混凝
土隔板。
2 偏压试验介绍
2．1模型设计
按照设计单位的要求将墩顶箱梁倒置并与墩
底固结。根据试验主要目的，本文只讨论墩的设
计。依据应力相似准则『61，得到模型试验的主要参
数如表1所示。
表1 模型主要参数
注：N为偏压轴力，Q 为剪力，M 为偏心弯矩，e为偏心距，H为
墩高。
为了模型制作方便，根据用钢量相等原则，采
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