钢管混凝土格构柱墩抗震性能研究综述
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基金项 目：国家 自然科学基金项 目（５１４０８１２８） 作者简介 ：陈盛富（１９９２一 ），男 。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｕｔｏｎｇｑ＠ １６３．ｃｏｎ
收 稿 日期 ：２０１５—１２—０２
２ 钢管混凝 土格构 柱墩 的应用概况
１８７９年 建成 的英 国塞 文 铁 路 桥首 次采 用 钢 管 混 凝 土柱墩 Ｊ，１９６６年 英 国 的 阿蒙 兹 伯 里 立 交 桥 也 采 用 了钢管 混 凝 土单 肢 柱 墩 ＿８ Ｊ。此 后 将 钢 管 混 凝 土 结 构用 作桥 梁 柱墩 的创新 设计 开 始 在世 界 范 围 内推广 。 除用 于新 建 桥梁 的柱 墩 ，钢 管 混凝 土 还用 于灾后 桥 墩 的加 固。在 １９９５年 阪 神 地 震 后 ，日本 工 程 界 采 用 内 填混 凝土 的方 法来 加 固钢桥 墩 Ｊ。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｏｎｃｒｅｔｅ—ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ（ＣＦＳＴ）；Ｌａｃｅｄ ｃｏｌｕｍｎｓ；Ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ
１ 概 述
借鉴 。
钢 管 混 凝 土 结 构 具 有 承压 能 力 高 、结 构 刚度 大 、 延 性好 、施 工便 捷 等 优 点 ，广 泛 应 用 于钢 管 混 凝 土拱 桥 的拱 肋 、斜 拉 桥 的 塔 柱 、梁 式 桥 的空 间桁 架 组 合 梁 等 ＿１ Ｊ。随着我 国道 路交 通 的不 断 发 展 ，兴 建 了 大量 的跨 线 桥 、立 交 桥 、山 区公 路 桥 。钢 管 混 凝 土 格 构 柱 式 桥墩 凭借 其截 面 尺寸小 、变 形 能力 和 抗震 性 能 好等 特 性 ，已成 为颇 具 发 展 潜 力 的 理 想 桥 墩 形 式 之 一 ，特 别 在 山区高 墩 、超 高 墩公路 桥 梁 中具 有 广 阔 的应 用 前
摘 要 ：简要介绍 了国内外 钢管 混凝 土格构柱墩 的工程 应用 概况 ，总结 了钢管 混凝 土格构柱 抗震性 能 的试 验研究 、有
限元分 析 、恢复力模型计算方法 等研 究现状及其成果 ，分析 了各 主要参 数的影 响规律 ，并 以干海 子大桥 的 四肢 钢管混
凝 土格构墩工程为例 ，建立 变截面钢管混凝土格构柱 有 限元 模型 ，分析 、比较 了柱 肢坡度 、柱 高 、轴压 比等参数 对构 件
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆｕｊｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｆｕｚｈｏｕ ３５０００７） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ—ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ（ＣＦＳＴ）ｌａｃｅｄ ｃｏｌｕｍｎｓ ａｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｐｒｅｓｅｎｔ
旦 ［４—６］
Ｏ
目前钢 管混 凝 土 柱 式 桥 墩 按 截 面 形 式 可 分 为 单 肢 柱墩 和格 构柱 墩 （以 四肢 格 构柱 为主 ），其 中格 构柱 墩按 截 面是 否变 化 可分 为 等 截 面 格 构 柱 墩 和 变 截 面 格构 柱 墩 。本 文 旨在 对 钢 管 混 凝 土 格 构 柱 墩 抗 震 性 能方 面 的研究 现状 和研 究 成果 作 一个 综 述 ，可 为钢 管 混凝 土 柱墩 的工 程 应 用 和 后 续 理 论 研 究 提 供 参 考 和
滞 回性 能影响规律 。最后 ，对该 专项研究提 出若干建议 。
源自文库
关 键词 ：钢管混凝土 ；格构柱 ；抗震 性能 ；延性
中图分 类号 ：ＴＵ３７５
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１００４—６１３５（２０１６）０２—００４８—０５
Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｕｍｍａｒｙ ｏｆ Ｓｅｉｓｍｉｃ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｆｉｌｌｅｄ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｌａｃｅｄ Ｃｏｌｕｍｎｓ ＣＨＥＮ Ｓｈｅｎｇ￣ ０Ｕ Ｚｈ ｎｇ
ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｎ ＣＦＳＴ ｌａｃｅｄ ｃｏｌｕｍｎｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｅｓｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｆ ｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃａ ｌ－ ｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｒｅｓｔｏｒｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｍｏｄｅｌ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｔｈｅ ｉｎｆ ｌｕｅｎｅｅ ｒ ｕ ｌｅｓ ｏｆ ｍａｉｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ｆｏｕｒ— ｔｕｂｅ ＣＦＳＴ ｌａｃｅｄ ｃｏｌｕｍｎｓ ｏｆ Ｇａｎｈａｉｚｉ ｂｒｉｄｇｅ．ｔｈｅ ｆ ｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｖａｒｉａｂｌｅ ｃｒｏｓｓ— ｓｅｃｔｉｏｎａ ｌ ＣＦＳＴ ｌａｃｅｄ ｃｏ１． ｕｍｎｓ ａｒｅ ｂｕｉｌｄ，ｔｈｅ ｅｆｅｃｔ ｏｆ Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｅｌｅｍ ｅｎｔ ｓｌｏｐｅ，ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａ ｌ ｓｐａｃｉｎｇ ｏｆ ｃｏｌｕｍｎ ｌｉｍｂｓ ａｎｄ ａｘｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｏｎ ｔｈｅ ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ＣＦＳＴ ｌａｃｅｄ ｃｏｌｕｍｎｓ ａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ，ｓｏｍｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｉｓ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｉｚｅｄ ｓｔｕｄｉｅｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．
２０１６年 第 ０２期 总 第 ２１２期
福 建 建 筑
Ｆｕｉｉａｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
ＮｏＯ２ ·２０１６ Ｖｏｌ ·２１２
钢 管 混凝 土格 构 柱 墩 抗 震 性 能 研 究综 述
陈盛 富 欧智 菁
（福建工程学院土木工程学 院 福 建福州 ３５０００７）
Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｕｔｏｎｇｑ＠ １６３．ｃｏｎ
收 稿 日期 ：２０１５—１２—０２
２ 钢管混凝 土格构 柱墩 的应用概况
１８７９年 建成 的英 国塞 文 铁 路 桥首 次采 用 钢 管 混 凝 土柱墩 Ｊ，１９６６年 英 国 的 阿蒙 兹 伯 里 立 交 桥 也 采 用 了钢管 混 凝 土单 肢 柱 墩 ＿８ Ｊ。此 后 将 钢 管 混 凝 土 结 构用 作桥 梁 柱墩 的创新 设计 开 始 在世 界 范 围 内推广 。 除用 于新 建 桥梁 的柱 墩 ，钢 管 混凝 土 还用 于灾后 桥 墩 的加 固。在 １９９５年 阪 神 地 震 后 ，日本 工 程 界 采 用 内 填混 凝土 的方 法来 加 固钢桥 墩 Ｊ。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｏｎｃｒｅｔｅ—ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ（ＣＦＳＴ）；Ｌａｃｅｄ ｃｏｌｕｍｎｓ；Ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ
１ 概 述
借鉴 。
钢 管 混 凝 土 结 构 具 有 承压 能 力 高 、结 构 刚度 大 、 延 性好 、施 工便 捷 等 优 点 ，广 泛 应 用 于钢 管 混 凝 土拱 桥 的拱 肋 、斜 拉 桥 的 塔 柱 、梁 式 桥 的空 间桁 架 组 合 梁 等 ＿１ Ｊ。随着我 国道 路交 通 的不 断 发 展 ，兴 建 了 大量 的跨 线 桥 、立 交 桥 、山 区公 路 桥 。钢 管 混 凝 土 格 构 柱 式 桥墩 凭借 其截 面 尺寸小 、变 形 能力 和 抗震 性 能 好等 特 性 ，已成 为颇 具 发 展 潜 力 的 理 想 桥 墩 形 式 之 一 ，特 别 在 山区高 墩 、超 高 墩公路 桥 梁 中具 有 广 阔 的应 用 前
摘 要 ：简要介绍 了国内外 钢管 混凝 土格构柱墩 的工程 应用 概况 ，总结 了钢管 混凝 土格构柱 抗震性 能 的试 验研究 、有
限元分 析 、恢复力模型计算方法 等研 究现状及其成果 ，分析 了各 主要参 数的影 响规律 ，并 以干海 子大桥 的 四肢 钢管混
凝 土格构墩工程为例 ，建立 变截面钢管混凝土格构柱 有 限元 模型 ，分析 、比较 了柱 肢坡度 、柱 高 、轴压 比等参数 对构 件
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆｕｊｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｆｕｚｈｏｕ ３５０００７） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ—ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ（ＣＦＳＴ）ｌａｃｅｄ ｃｏｌｕｍｎｓ ａｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｐｒｅｓｅｎｔ
旦 ［４—６］
Ｏ
目前钢 管混 凝 土 柱 式 桥 墩 按 截 面 形 式 可 分 为 单 肢 柱墩 和格 构柱 墩 （以 四肢 格 构柱 为主 ），其 中格 构柱 墩按 截 面是 否变 化 可分 为 等 截 面 格 构 柱 墩 和 变 截 面 格构 柱 墩 。本 文 旨在 对 钢 管 混 凝 土 格 构 柱 墩 抗 震 性 能方 面 的研究 现状 和研 究 成果 作 一个 综 述 ，可 为钢 管 混凝 土 柱墩 的工 程 应 用 和 后 续 理 论 研 究 提 供 参 考 和
滞 回性 能影响规律 。最后 ，对该 专项研究提 出若干建议 。
源自文库
关 键词 ：钢管混凝土 ；格构柱 ；抗震 性能 ；延性
中图分 类号 ：ＴＵ３７５
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１００４—６１３５（２０１６）０２—００４８—０５
Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｕｍｍａｒｙ ｏｆ Ｓｅｉｓｍｉｃ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｆｉｌｌｅｄ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｌａｃｅｄ Ｃｏｌｕｍｎｓ ＣＨＥＮ Ｓｈｅｎｇ￣ ０Ｕ Ｚｈ ｎｇ
ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｎ ＣＦＳＴ ｌａｃｅｄ ｃｏｌｕｍｎｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｅｓｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｆ ｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃａ ｌ－ ｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｒｅｓｔｏｒｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｍｏｄｅｌ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｔｈｅ ｉｎｆ ｌｕｅｎｅｅ ｒ ｕ ｌｅｓ ｏｆ ｍａｉｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ｆｏｕｒ— ｔｕｂｅ ＣＦＳＴ ｌａｃｅｄ ｃｏｌｕｍｎｓ ｏｆ Ｇａｎｈａｉｚｉ ｂｒｉｄｇｅ．ｔｈｅ ｆ ｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｖａｒｉａｂｌｅ ｃｒｏｓｓ— ｓｅｃｔｉｏｎａ ｌ ＣＦＳＴ ｌａｃｅｄ ｃｏ１． ｕｍｎｓ ａｒｅ ｂｕｉｌｄ，ｔｈｅ ｅｆｅｃｔ ｏｆ Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｅｌｅｍ ｅｎｔ ｓｌｏｐｅ，ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａ ｌ ｓｐａｃｉｎｇ ｏｆ ｃｏｌｕｍｎ ｌｉｍｂｓ ａｎｄ ａｘｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｏｎ ｔｈｅ ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ＣＦＳＴ ｌａｃｅｄ ｃｏｌｕｍｎｓ ａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ，ｓｏｍｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｉｓ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｉｚｅｄ ｓｔｕｄｉｅｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．
２０１６年 第 ０２期 总 第 ２１２期
福 建 建 筑
Ｆｕｉｉａｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
ＮｏＯ２ ·２０１６ Ｖｏｌ ·２１２
钢 管 混凝 土格 构 柱 墩 抗 震 性 能 研 究综 述
陈盛 富 欧智 菁
（福建工程学院土木工程学 院 福 建福州 ３５０００７）