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钢管砼叠合格构式超高墩连续刚构桥以钢管砼格构柱为劲性骨架,外包钢筋混凝土及横纵向缀板形成的组合高墩,具有整体抗震性能好、承压能力强和结构刚度大、延性性能好、造型美观、节约材料等优点,已成为地震及强震频发地区跨谷高墩桥梁的理想桥型之一。目前该类新型超高墩桥梁结构抗震性能的基础研究开展偏少,且工程设计缺乏理论依据,因此本文以雅安至西昌高速腊八斤沟特大桥为实际工程,深入分析钢管砼叠合格构式超高墩连续刚构桥的弹塑性抗震性能、系统研究各设计参数的抗震适用性,建立结构延性机制和抗震设计优化准则。(1)本文建立三跨一联的钢管混凝土叠合格构式超高墩连续刚构桥计算基准模型,研究常遇地震作用下结构的动力特性及内力分布规律;深入分析研究了 E1地震作用下钢管混凝土叠合格构式超高墩连续刚构桥的概念设计参数(梁墩刚度比R1、轴压比n、高低墩墩高比h/H等)、柱肢参数(墩高H、柱肢倾斜度、外包砼强度等)、缀板连接参数(缀板厚度与柱肢外径比b/D、缀板混凝土强度等)对全桥弹性抗震性能的影响规律,给出各设计参数的抗震适用性及适用范围。研究结果表明,梁墩刚度比、轴压比、墩高/长细比、高低墩墩高比、柱肢倾斜度是影响叠合格构墩弹性抗震性能的重要参数。根据建议的设计参数取值范围对结构进行抗震优化设计,优化后的计算模型,可有效降低地震响应值,改善结构内力分布。(2)系统研究了 E2地震作用下钢管混凝土叠合格构式超高墩连续刚构桥的弹塑性抗震性能、叠合格构墩延性耗能机制等,揭示各主要设计参数对叠合格构墩延性的影响规律,建立抗震优化设计准则。研究表明,钢管混凝土叠合格构墩控制截面的曲率延性系数μφ为7.49,其非线性变形能力强于常规的钢筋混凝土桥墩,与钢管混凝土格构柱墩接近,组合高墩具有良好的延性与地震耗散性能。随着梁墩刚度比R1、高低墩墩高比h/H、柱肢倾斜度、缀板厚度与柱肢外径比b/D的增加以及轴压比n的减小、叠合格构墩曲率延性系数呈不同程度的提高。根据建议的参数取值范围对结构进行优化设计,有效提升了叠合格构墩的曲率延性,减小了罕遇地震作用下的结构响应峰值。(3)对钢管混凝土叠合格构式超高墩连续刚构桥抗震设计简化分析方法开展理论研究及验证,进行结构弹性及弹塑性法地震响应对比分析,借鉴钢筋混凝土桥梁和钢管混凝土格构式高墩桥梁的抗震设计方法,提出适合工程应用的钢管混凝土叠合格构式超高墩连续刚构桥的等效位移法,建立了基于结构自振周期的位移调整系数Da的计算公式。算法验证结果表明,提出的抗震简化分析方法与纤维模型法计算数值吻合较好。本文的研究成果可为相关规范制定和工程设计提供科学依据和技术指导,有助于该类新型桥梁结构在我国的推广应用,具有良好的社会经济效益。