• ISSN 0258-2724
  • CN 51-1277/U
  • EI Compendex
  • Scopus 收录
  • 全国中文核心期刊
  • 中国科技论文统计源期刊
  • 中国科学引文数据库来源期刊

在役桥梁挡块基于保险丝理念的改造方法

徐略勤 王龙 李建中 李钟雄

徐略勤, 王龙, 李建中, 李钟雄. 在役桥梁挡块基于保险丝理念的改造方法[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(1): 118-125, 143. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180425
引用本文: 徐略勤, 王龙, 李建中, 李钟雄. 在役桥梁挡块基于保险丝理念的改造方法[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(1): 118-125, 143. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180425
XU Lueqin, WANG Long, LI Jianzhong, LI Zhongxiong. Reconstruction Method of Shear Keys on Existing Bridges Based on Structural Fuse Concept[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(1): 118-125, 143. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180425
Citation: XU Lueqin, WANG Long, LI Jianzhong, LI Zhongxiong. Reconstruction Method of Shear Keys on Existing Bridges Based on Structural Fuse Concept[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(1): 118-125, 143. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180425

在役桥梁挡块基于保险丝理念的改造方法

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180425
基金项目: 国家自然科学基金(51408089);重庆市基础与前沿研究计划(cstc2015jcyjA30014)
详细信息
    作者简介:

    徐略勤(1983—),男,副教授,博士,研究方向为桥梁抗震,E-mail:xulueqin@163.com

  • 中图分类号: U442.5+5

Reconstruction Method of Shear Keys on Existing Bridges Based on Structural Fuse Concept

  • 摘要: 因在役桥梁的抗震挡块在构造和配筋上缺乏规范的指导而限位效果低下,基于保险丝理念,通过改造挡块提高在役桥梁抵抗地震破坏的潜能. 首先通过拟静力试验,验证了经特定构造和配筋处理的挡块可满足保险丝理念的要求;然后,结合试验,根据滑移剪切机理建立了改造挡块的强度计算公式,并由此提出了改造挡块的具体实施细节和流程;最后,通过实桥模拟,对比分析了改造挡块的限位和传力效果. 研究结果表明:改造挡块发生大位移延性滑移剪切破坏,不会对盖梁/台帽造成损伤;改造挡块在不同设计参数下仍可采用统一的强度计算公式进行分析,计算误差普遍低于10%,大部分低于5%;实桥分析显示在E1和E2地震作用下改造挡块可使梁端侧移分别降低13.5%和22.0%,支座横向变形分别降低83.1%和45.8%;改造挡块在E1地震下处于完全弹性状态,在E2地震下处于强度退化状态,发挥了结构保险丝的作用.

     

  • 图 1  挡块试件的制作

    Figure 1.  Fabrication of shear key specimens

    图 2  试件构造与配筋

    Figure 2.  Dimensions and reinforcement of specimens

    图 3  加载布置与制度

    Figure 3.  Test setup and loading protocol

    图 4  典型试件的延性破坏模式

    Figure 4.  Ductile damage mode of typical shear key specimens

    图 5  挡块滑移剪切受力

    Figure 5.  Force diagram of sliding shear behavior of shear keys

    图 6  挡块改造流程

    Figure 6.  Reconstruction flowcharts of shear keys

    图 7  桥例与挡块改造

    Figure 7.  Example bridge and reconstruction of shear keys

    图 8  挡块限位作用对比

    Figure 8.  Comparison of displacement control by shear keys

    图 9  挡块传力作用对比

    Figure 9.  Comparison of force transfer by shear keys

    图 10  挡块性能状态

    Figure 10.  Performance states of shear keys

    表  1  试件设计参数

    Table  1.   Design parameters of specimens

    试件
    编号
    混凝土
    标号
    接触面
    尺寸/mm
    剪切钢筋底座拉筋挡块预估
    强度[7]/kN
    拉筋抗拉能力/
    挡块预估强度
    1# C40 300 × 500 HRB400, 512 HRB400, 620 423.6 2.04
    2# C40 300 × 500 HRB400E, 512 HRB400, 620 411.5 2.10
    3# C40 300 × 500 HRB400, 412 HRB400, 620 359.9 2.40
    4# C50 300 × 500 HRB400, 512 HRB400, 620 423.6 2.04
    5# C40 300 × 500 HRB400E, 312 HRB400, 620 288.9 2.99
    6# C40 300 × 500 HRB400E, 220 HRB400, 620 446.2 1.94
    7# C40 300 × 500 HRB400E, 316 HRB400, 620 428.0 2.02
    8# C40 250 × 500 HRB400, 512 HRB400, 620 406.1 2.13
    9# C40 350 × 500 HRB400, 512 HRB400, 620 441.1 1.96
    10# C30 300 × 500 HRB400, 512 HRB400, 620 423.6 2.04
    下载: 导出CSV

    表  2  试验结果与理论强度

    Table  2.   Test results and theoretical strengths

    试件编号混凝土强度/MPa 剪切钢筋强度/MPa挡块实测
    强度/kN
    滑移位移/
    mm
    挡块理论
    强度/kN
    误差/%拉筋抗拉能力/
    挡块实测强度
    底座挡块 屈服极限
    1# 56.8 53.0 468 633 207.3 82 198.3 −4.35 4.17
    2# 56.8 53.0 448 609 178.6 103 189.8 6.27 4.83
    3# 56.8 53.0 468 633 152.1 75 158.6 4.29 5.68
    4# 52.3 52.8 468 633 204.8 64 198.3 −3.18 4.22
    5# 56.8 53.0 448 609 131.0 113.9 −13.07 6.59
    6# 56.8 53.0 458 610 148.0 40 150.9 1.98 5.83
    7# 56.8 53.0 448 602 155.7 69 151.8 −2.53 5.55
    8# 56.8 53.0 468 633 136.2 32 198.3 45.58 6.34
    9# 56.8 53.0 468 633 200.0 62 198.3 −0.86 4.32
    10# 45.7 51.7 468 633 200.2 60 198.3 −0.96 4.31
     注:混凝土和钢筋强度均按材料强度标准试验测得,4#的 C50 由于配比失误,实测强度与 C40 的实测强度接近;10个     试件均未加载至完全脱落,此处滑移位移指加载中最大实测值,5#是第 1 个探索性加载对象,未记录到滑移值.
    下载: 导出CSV
  • 重庆交通科研设计院. 公路桥梁抗震设计细则JTG/T B02-01—2008[S]. 北京: 人民交通出版社, 2008.
    陈乐生, 庄卫林, 赵河清, 等. 汶川地震公路震害调查: 桥梁[M]. 北京: 人民交通出版社, 2012: 32-34.
    SILVA P F, MEGALLY S H, SEIBLE F. Seismic performance of sacrificial exterior shear keys in bridge abutments[J]. Earthquake Spectra, 2009, 25(3): 643-664. doi: 10.1193/1.3155405
    VASSEGHI A. Energy dissipating shear key for precast concrete girder bridges[J]. Scientia Iranica, 2011, 18(3): 296-303. doi: 10.1016/j.scient.2011.05.036
    邓开来,潘鹏,冉田苒,等. 耗能型桥梁抗震挡块试验研究[J]. 振动与冲击,2014,33(22): 7-12.

    DENG Kailai, PAN Peng, RAN Tianran, et al. Experimental study on energy dissipation stopper for bridge[J]. Journal of Vibration and Shock, 2014, 33(22): 7-12.
    王克海, 惠迎新, 吴刚. 新型双层抗震挡块抗震性能研究[J]. 地震工程与工程振动, 2014, 34(增刊): 505-510.

    WANG Kehai, HUI Yingxin, WU Gang. Study on seismic performance of seismic double-layer stopper[J]. Earthquake Engineering and Engineering Dynamics, 2014, 34(S): 505-510.
    徐略勤,李建中. 可牺牲抗震挡块的两水准设计方法[J]. 中国公路学报,2015,28(10): 59-66. doi: 10.3969/j.issn.1001-7372.2015.10.008

    XU Lueqin, LI Jianzhong. Dual-level design method of sacrificial aseismic retainers[J]. China Journal of Highway and Transport, 2015, 28(10): 59-66. doi: 10.3969/j.issn.1001-7372.2015.10.008
    HAN Q, ZHOU Y L, OU Y C, et al. Seismic behavior of reinforced concrete sacrificial exterior shear keys of highway bridges[J]. Engineering Structures, 2017, 139(5): 59-70.
    XIANG N L, LI J Z. Seismic performance of highway bridges with different transverse unseating-prevention devices[J]. Journal of Bridge Engineering, 2016, 21(9): 1-16.
    徐略勤,李建中. 新型滑移挡块的设计、试验及防震效果研究[J]. 工程力学,2016,33(2): 111-118.

    XU Lueqin, LI Jianzhong. Design and experimental investigation of a new type sliding retainer and its efficacy in seismic fortification[J]. Engineering Mechanics, 2016, 33(2): 111-118.
    CALTRANS. Caltrans seismic design criteria: version 1.7[S].California: California Department of Transportation, 2013.
    MEGALLY S H, SILVA P F, SEIBLE E F. Seismic response of sacrificial shear keys in bridge abutments[R]. San Diego: University of California at San Diego, 2001.
    BOZORGZADEH A, MEGALLY S H, ASHFORD S A, et al. Seismic response of sacrificial exterior shear keys in bridge abutments[R]. San Diego: University of California at San Diego, 2007.
    阎西康,丛林,张玉淙. 不同植筋深度混凝土梁的静力试验研究[J]. 建筑科学,2016,32(11): 106-109.

    YAN Xikang, CONG Lin, ZHANG Yucong. Static tests on different planted depth of concrete beams[J]. Building Science, 2016, 32(11): 106-109.
    MAZZONI S, MCKENNA F, SCOTT M H, et al. Open system for earthquake engineering simulation: OpenSees command language manual[M]. Berkeley: Pacific Earthquake Engineering Center, 2007: 33-342.
  • 加载中
图(10) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  630
  • HTML全文浏览量:  259
  • PDF下载量:  20
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-23
  • 修回日期:  2018-09-06
  • 网络出版日期:  2018-10-24
  • 刊出日期:  2020-02-01

目录

    /

    返回文章
    返回