震損可原位修復(fù)鋼橋墩設(shè)計(jì)及其抗震性能

呂英婷，郭子雄,2，劉陽(yáng),2，黃群賢,2

(1.華僑大學(xué)土木工程學(xué)院，福建廈門(mén)，361021；2.福建省結(jié)構(gòu)工程與防災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建廈門(mén)，361021)

近年來(lái)，鋼橋墩在城市高架橋中逐漸得到重視和推廣。對(duì)于箱型鋼橋墩，大震作用下橋墩根部容易出現(xiàn)局部屈曲。在日本阪神大地震中，鋼結(jié)構(gòu)橋墩受到不同程度的破壞，鋼橋墩的抗震加固也因此受到重視[1]。鋼橋墩的抗震加固重點(diǎn)在于抑制橋墩底部的局部變形。目前常用的加固方法包括在鋼橋墩底部填充混凝土[2-4]、增設(shè)加勁肋[5-8]及增加低屈服強(qiáng)度能量吸收節(jié)段[9-10]等方法。對(duì)于采用設(shè)置能量吸收節(jié)段加固的橋墩，震后只需檢查和修復(fù)能量吸收節(jié)段。近年來(lái)，“可恢復(fù)功能城市”的概念得到了人們的廣泛認(rèn)可。結(jié)構(gòu)性能的可恢復(fù)性可以縮短震后修復(fù)周期，為最終實(shí)現(xiàn)可恢復(fù)城市提供基本技術(shù)支持。橋梁作為生命線工程，其震后功能的快速修復(fù)對(duì)實(shí)現(xiàn)“可恢復(fù)功能城市”至關(guān)重要。MARRIOTT 等[11-12]在自復(fù)位橋墩的外部設(shè)置了可更換消能器(由軟鋼條和設(shè)置在外部的防屈曲鋼套組成)，發(fā)現(xiàn)該構(gòu)造將橋墩的大部分塑性變形集中于可更換消能器，減少了柱體構(gòu)件的損傷。EL-BAHEY等[13-14]通過(guò)在兩柱之間設(shè)置一系列的可更換構(gòu)件以消耗地震能量，保證主體結(jié)構(gòu)不受破壞。可更換構(gòu)件分為2 種即剪切鋼板和防屈曲支撐，并通過(guò)節(jié)點(diǎn)板安裝在橋墩柱之間，實(shí)現(xiàn)可更換連接。孫治國(guó)等[15]提出了含角鋼的搖擺-自復(fù)位雙柱墩和含角鋼及耗能鋼筋的搖擺-自復(fù)位雙柱墩，并利用有限元對(duì)其進(jìn)行過(guò)擬靜力和動(dòng)力時(shí)程分析，研究其抗震性能。石巖等[16]將防屈曲支撐引入到橋梁排架中，使其先于橋墩屈服并耗散地震能量，并提出了該體系基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法。黃婷婷等[17-18]提出了一種新型組合柱，并對(duì)其進(jìn)行了有限元模擬，證明這種構(gòu)造可以有效地控制結(jié)構(gòu)的損傷部位，實(shí)現(xiàn)理想的破壞模式。劉陽(yáng)等[19]提出了一種震損可原位快速修復(fù)的箱型鋼橋墩，通過(guò)在鋼橋墩內(nèi)部設(shè)置可更換剪切鋼板以耗散地震能量。本文作者采用非線性有限元軟件ABAQUS 對(duì)帶位移型剪切鋼板的新型可原位修復(fù)鋼橋墩(RSS橋墩)進(jìn)行數(shù)值仿真，研究其受力機(jī)理并分析軸壓比、長(zhǎng)細(xì)比及可更換部件強(qiáng)度對(duì)橋墩抗震性能的影響。

1 研究方案概況

1.1 鋼橋墩構(gòu)造及工藝介紹

RSS橋墩由鋼橋墩、內(nèi)部的連接鋼柱、剪切鋼板阻尼器以及連接剪切鋼板阻尼器與鋼橋墩的鋼板連接板組成。RSS橋墩結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。RSS鋼橋墩的橋墩與承臺(tái)無(wú)直接連接，形成搖擺結(jié)構(gòu)，不傳遞拉力。橋墩內(nèi)部的連接鋼柱通過(guò)端板-錨栓構(gòu)造固定安裝在承臺(tái)上。剪切鋼板上開(kāi)設(shè)有水平長(zhǎng)槽，并且通過(guò)改變長(zhǎng)槽寬度實(shí)現(xiàn)承載力的變化。所有連接均采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓，以實(shí)現(xiàn)可更換剪切鋼板與整體結(jié)構(gòu)的可拆卸連接。在豎向荷載作用下，軸力通過(guò)鋼橋墩傳遞至承臺(tái)，剪切鋼板不參與受力。在水平荷載作用下，橋墩受拉側(cè)抬起，并帶動(dòng)剪切鋼板產(chǎn)生豎向平面內(nèi)的剪切變形和剪力，以抵抗橋墩受到的傾覆力矩作用。

圖1 RSS橋墩結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structural diagram of RSS bridge pier

在小震條件下，鋼橋墩和剪切鋼板均處于彈性狀態(tài)；在大震條件下，作為阻尼器耗能板的剪切鋼板可產(chǎn)生剪切屈服，吸收大部分的地震能量，保護(hù)橋墩不受破壞。同時(shí)，由于剪切鋼板可拆卸，大震后易于實(shí)現(xiàn)原位快速修復(fù)。

1.2 試件設(shè)計(jì)

本文共完成17 個(gè)足尺RSS 橋墩在擬靜力往復(fù)荷載作用下的全過(guò)程數(shù)值仿真，研究軸壓比、長(zhǎng)細(xì)比及剪切鋼板強(qiáng)度等參數(shù)對(duì)試件抗震性能的影響。

試件尺寸示意圖如圖2所示。圖2中，P為水平往復(fù)荷載；N為垂直荷載；h為RSS 鋼橋墩高度；B為剪切鋼板中立柱的寬度；HT為剪切鋼板中立柱的總高度；H為剪切鋼板中立柱的高度；L為剪切鋼板的長(zhǎng)度；R為剪切鋼板中長(zhǎng)槽的半徑；t為剪切鋼板厚度；截面b-b為剪切鋼板區(qū)域高度。鋼橋墩內(nèi)部4個(gè)方向分別設(shè)置有3道剪切鋼板阻尼器，每個(gè)剪切鋼板中立柱總數(shù)為12個(gè)。

試件參數(shù)如表1所示。其中，fy為剪切鋼板屈服強(qiáng)度；n為試件軸壓比，n=N/Ny，Ny為試件軸壓屈服荷載；Py和Pmax為RSS橋墩屈服荷載、峰值荷載模擬值，對(duì)應(yīng)的位移分別為Δy和Δmax；Fcal為RSS 橋墩承載力理論計(jì)算值。λ為鋼橋墩的長(zhǎng)細(xì)比，其計(jì)算公式為式中：K為有效屈曲長(zhǎng)度系數(shù)，懸臂柱取2.0；r為截面回轉(zhuǎn)半徑；σy為RSS鋼橋墩側(cè)面板屈服強(qiáng)度；E為鋼材的彈性模量，取E=2.06×105MPa。連接采用10.9級(jí)M28高強(qiáng)度摩擦型螺栓。

圖2 RSS橋墩尺寸示意圖Fig.2 Diagram of RSS bridge pier size

2 有限元模型

2.1 單元類(lèi)型和網(wǎng)格類(lèi)型

RSS鋼橋墩有限元模型如圖3所示。所有構(gòu)件均采用八結(jié)點(diǎn)線性六面體減縮積分單元(C3D8R)模擬。將開(kāi)有洞口的鋼構(gòu)件設(shè)置為六面體掃掠網(wǎng)格，采用中性軸算法。

2.2 材料性質(zhì)

剪切鋼板屈服強(qiáng)度分別為160，195，235，300，400和500 MPa，橋墩面板采用Q235鋼，屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取235 MPa，其本構(gòu)關(guān)系均采用理想彈塑性模型。連接螺栓屈服強(qiáng)度f(wàn)y為900 MPa，抗拉強(qiáng)度f(wàn)u為1 000 MPa。本構(gòu)采用兩折線彈塑性應(yīng)力-應(yīng)變曲線，泊松比取υ=0.3。為避免應(yīng)力集中，在支座及加載位置處增設(shè)彈性墊塊。

2.3 邊界條件設(shè)置及荷載施加方法

約束承臺(tái)底面節(jié)點(diǎn)所有的自由度，橋墩上端為自由加載端，在加載點(diǎn)位置建立參考點(diǎn)，并與橋墩頂面耦合。在加載點(diǎn)施加豎向荷載N，并在后續(xù)加載過(guò)程中保持恒定，水平方向上采用位移控制進(jìn)行往復(fù)加載。加載位移角分別為0.005，0.010，0.020，0.030，0.040，0.050 rad，由于鋼結(jié)構(gòu)具有很好的抗損傷能力，為提高計(jì)算效率，本文未考慮多次循環(huán)加載下試件強(qiáng)度衰減，每個(gè)位移角下循環(huán)1次。

表1 試件參數(shù)Table1 Parameters of specimens

螺栓的預(yù)緊力通過(guò)對(duì)螺桿采用降溫法來(lái)施加，其中鋼材的熱膨脹系數(shù)α=1.2×10-5℃-1[20]。

2.4 接觸設(shè)置

模型中螺母與板的接觸，剪切鋼板與連接板的接觸，端板與內(nèi)鋼柱的接觸均采用法向硬接觸以及切向庫(kù)侖摩擦接觸；螺桿與板孔壁的接觸，橋墩與承臺(tái)的接觸采用硬接觸(見(jiàn)圖3(a))。當(dāng)接觸面法向方向?yàn)橛步佑|時(shí)，界面能夠傳遞壓應(yīng)力，不能傳遞拉應(yīng)力；切線方向使用罰函數(shù)庫(kù)侖摩擦模型，摩擦因數(shù)取為0.3[21]。其他焊接連接采用綁定(TIE)約束。

為了提高計(jì)算效率，將螺栓連接改為綁定(TIE)連接以簡(jiǎn)化模型(見(jiàn)圖3(b))。細(xì)化模型與簡(jiǎn)化模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比如圖4所示。其中，Δ為柱端水平荷載加載點(diǎn)的位移。由圖4(a)可見(jiàn)：由于接觸設(shè)置簡(jiǎn)化，橋墩的整體剛度偏大。本文采用對(duì)彈性模量進(jìn)行折減的方式來(lái)消除接觸設(shè)置簡(jiǎn)化對(duì)橋墩剛度、承載力的影響。由圖4(b)可見(jiàn)：當(dāng)E′=0.7E=1.442×105MPa 時(shí)，折減后模型與細(xì)化模型初始剛度最接近，因此,本文取E′=0.7E作為修正后模型進(jìn)行參數(shù)分析。

2.5 模型驗(yàn)證

圖3 RSS橋墩有限元模型Fig.3 Finite element models of RSS bridge pier

圖4 不同模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比Fig.4 Comparison of calculation results from different models

為了驗(yàn)證模型的合理性，取文獻(xiàn)[3,5,22-23]中的部分試件進(jìn)行有限元分析，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。王占飛等[3]對(duì)部分填充混凝土圓形鋼橋墩柱在軸力和水平往復(fù)荷載作用下的彈塑性力學(xué)性能進(jìn)行了分析。NISHIKAWA 等[5]采用增加肋板和增設(shè)角鋼的方法對(duì)薄壁箱形鋼橋墩進(jìn)行抗震加固。OH 等[22]將一種可更換帶縫鋼板阻尼器設(shè)于鋼梁端部，用高強(qiáng)螺栓與鋼梁下翼緣連接，將塑性變形集中于可更換阻尼器上。該阻尼器具有良好的耗能性能，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中鋼梁始終保持彈性狀態(tài)。OH 等[23]進(jìn)行了帶縫鋼板阻尼器的平剪試驗(yàn)。本文取文獻(xiàn)[3]中的對(duì)比件SC-34-66-00、文獻(xiàn)[5]中試件NO.2 和NO.5、文獻(xiàn)[22]中試件D1 和D2 及文獻(xiàn)[23]中試件SM28-1 進(jìn)行有限元驗(yàn)證。滯回曲線模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如圖5所示。

圖5 滯回曲線模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比Fig.5 Comparison of simulated results and experimental results of hysteretic curves

由圖5可見(jiàn)：有限元模擬結(jié)果與文獻(xiàn)中的試驗(yàn)結(jié)果較吻合，相對(duì)誤差在10%左右。圖6所示為試件D1 有限元分析結(jié)果[22]。由圖6可以看出：阻尼器產(chǎn)生了較大的塑性變形，而結(jié)構(gòu)的其他部分均保持彈性狀態(tài)，與試驗(yàn)結(jié)果相符。綜上所述，數(shù)值分析結(jié)果在滯回曲線、破壞形態(tài)、應(yīng)力分布等方面與試驗(yàn)結(jié)果較吻合。

圖6 試件D1有限元分析結(jié)果[22]Fig.6 Finite element analysis results of specimen D1[22]

3 有限元模擬結(jié)果及分析

3.1 試件破壞形態(tài)

帶位移型剪切鋼板阻尼器的RSS橋墩均以鋼板阻尼器破壞為主。以試件SP0.27-160-0.15 為例，0.05 rad 位移角下試件破壞形態(tài)如圖7所示。由圖7可知：塑性變形集中于剪切鋼板阻尼器，受拉側(cè)剪切鋼板已達(dá)到全截面屈服。橋墩除受壓側(cè)在軸力作用下屈服外，其余部分均處于彈性狀態(tài)。

圖7 RSS橋墩破壞形態(tài)Fig.7 Failure mode of RSS bridge pier

3.2 荷載-位移（滯回）曲線

RSS橋墩在水平力作用下根部剪切鋼板發(fā)生剪切變形，如圖8所示。根據(jù)幾何關(guān)系可求得其剪切變形角γ為[24]

式中：γ1和γ2分別為豎直向和水平向剪切角；x和y分別為鋼板阻尼器的高度和寬度；δ1+δ2和δ3+δ3分別為剪切鋼板對(duì)角線的壓縮量和伸長(zhǎng)量。定義位于試件加載負(fù)向的剪切鋼板為剪切鋼板I，位于試件加載正向的為剪切鋼板II(見(jiàn)圖7)。根據(jù)式(2)可得試件SP0.27-160-0.15 剪切鋼板I 和II 的Q-γ曲線如圖9所示，其中，Q為剪切鋼板的豎向承載剪力，A2～F2為試件關(guān)鍵特征點(diǎn)。

圖8 剪切鋼板變形示意圖Fig.8 Diagram of shear deformation of steel plates

不同試件水平荷載-位移(P-Δ)曲線對(duì)比如圖10所示。由圖10可見(jiàn)：RSS 橋墩具有很好的變形能力和穩(wěn)定的滯回性能。隨著鋼橋墩的往復(fù)加載，橋墩底部反復(fù)抬起和落下，在此過(guò)程中，P-Δ曲線呈現(xiàn)較明顯的捏攏現(xiàn)象，試件表現(xiàn)出搖擺結(jié)構(gòu)的受力特性。當(dāng)試件進(jìn)入屈服階段后，RSS橋墩四側(cè)剪切鋼板存在較大的殘余變形，而當(dāng)試件的軸壓力較小時(shí)，不足以提供整個(gè)橋墩的恢復(fù)力，導(dǎo)致在位移零點(diǎn)附近的鋼橋墩側(cè)面板仍處于抬起狀態(tài)，因此部分試件在位移零點(diǎn)附近存在較長(zhǎng)的水平段。

以本文試件SP0.27-160-0.15(見(jiàn)圖10(b))為例，取1 個(gè)循環(huán)的滯回曲線進(jìn)行分析。試件關(guān)鍵特征點(diǎn)(A2，C2，D2和E2)的變形圖如圖11所示。當(dāng)試件P-Δ曲線達(dá)到A2點(diǎn)時(shí)，鋼橋墩底部開(kāi)始抬起，此時(shí)試件各部分均處于彈性狀態(tài)，鋼板阻尼器的變形很小，試件水平力主要由豎向荷載產(chǎn)生的抗傾覆力矩提供。當(dāng)繼續(xù)加載，試件P-Δ曲線達(dá)到B2點(diǎn)時(shí)，鋼橋墩根部鋼板阻尼器屈服，曲線出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)。當(dāng)達(dá)到C2點(diǎn)時(shí)，鋼橋墩受拉側(cè)壁板根部抬起量達(dá)到最大，1/20位移角下抬起量為70.6 mm。此時(shí)，剪切鋼板Ⅰ剪切變形和豎向剪力均達(dá)到最大值。同時(shí)，受壓側(cè)剪切鋼板Ⅱ的剪切變形較小，但由于已產(chǎn)生塑性變形，其豎向剪力較大，試件承載力達(dá)到最大值。由C2點(diǎn)到D2點(diǎn)，試件卸載，剪切鋼板Ⅰ產(chǎn)生的剪力減小至0 N，直至反向增大，剪切鋼板Ⅱ提供的剪力也在減小，水平荷載隨之減少，試件P-Δ曲線達(dá)到D2點(diǎn)時(shí)水平力為0 N。當(dāng)反向加載時(shí)，剪切鋼板Ⅱ剪力增加到最大值，試件P-Δ曲線到達(dá)E2點(diǎn)。此時(shí)，橋墩基本回到初始位置，剪切鋼板剪切變形小，鋼橋墩與承臺(tái)接觸點(diǎn)轉(zhuǎn)移至對(duì)邊，彎矩方向發(fā)生改變，水平荷載快速增加。當(dāng)繼續(xù)加載時(shí)，RSS橋墩負(fù)向承載力達(dá)到最大值。

圖9 試件SP0.27-160-0.15鋼板Q-γ曲線Fig.9 Q-γ curves of replaceable plates in specimen SP0.27-160-0.15

圖10 不同試件P-Δ曲線對(duì)比Fig.10 Comparison of P-Δ curves of different specimens

圖11 RSS橋墩不同特征點(diǎn)變形圖Fig.11 Deformation of RSS bridge pier at different characteristic points

3.3 荷載-位移（單調(diào)）曲線

不同剪切鋼板強(qiáng)度下試件的荷載-位移曲線如圖12所示。由圖12可以看出：在不同剪切鋼板強(qiáng)度下，試件初始剛度基本一致，但試件的承載能力隨鋼板強(qiáng)度增大而明顯提高。當(dāng)橋墩底部可更換段剪切鋼板強(qiáng)度過(guò)大時(shí)，試件承載力會(huì)超過(guò)上部鋼橋墩的受彎承載力。從破壞形態(tài)上看，橋墩屈服段上移，鋼橋墩的破壞截面發(fā)生在b-b截面處(見(jiàn)圖2)，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的破壞模式。因此，若要使損傷集中在可更換剪切鋼板上，而橋墩等其他部件不受損傷，則要保證鋼橋墩可更換段剪切鋼板達(dá)到承載力時(shí)，b-b截面鋼橋墩受到的彎矩低于其設(shè)計(jì)受彎承載力。

根據(jù)試件在不同剪切鋼板強(qiáng)度時(shí)的屈服荷載和極限荷載，可得到試件荷載-剪切鋼板強(qiáng)度曲線，如圖13所示。由圖13可見(jiàn)：試件的屈服強(qiáng)度及極限強(qiáng)度隨鋼板強(qiáng)度的增大而呈線性增長(zhǎng)。

不同軸壓比下試件荷載-位移曲線如圖14所示。由圖14可見(jiàn)：隨著軸壓比的增加，橋墩的極限承載力略有增加。這是因?yàn)?，在水平荷載下，鋼橋墩一側(cè)抬起，以受壓側(cè)為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)軸力與水平力產(chǎn)生的彎矩作用方向相反。

圖12 不同剪切鋼板強(qiáng)度下試件的荷載-位移曲線Fig.12 P-Δ curves of specimens with different shear plate strength

圖13 不同軸壓比下試件荷載-剪切鋼板強(qiáng)度曲線Fig.13 Lateral load versus shear plate strength curves with different axial compression ratios

圖15所示為不同長(zhǎng)細(xì)比下試件荷載-位移曲線，其中θ為試件位移角。由圖15可見(jiàn)：隨著長(zhǎng)細(xì)比的增加，試件的剛度和承載力明顯減小。但由于此種構(gòu)造避免了橋墩的屈曲，因此即使是在較大長(zhǎng)細(xì)比下，試件的承載力并沒(méi)有下降，說(shuō)明設(shè)有該構(gòu)造的鋼橋墩有良好的延性。

4 承載力計(jì)算方法

4.1 鋼橋墩承載力

圖14 不同軸壓比下試件P-Δ曲線Fig.14 P-Δ curves of specimens with different axial compression ratios

圖15 不同長(zhǎng)細(xì)比下試件P-θ曲線Fig.15 P-θ curves of specimens with different slenderness ratios

RSS橋墩的受力分析如圖16所示。在水平力P作用下，鋼橋墩一側(cè)抬起，以受壓側(cè)O點(diǎn)為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，剪切鋼板在橋墩的帶動(dòng)下產(chǎn)生剪切變形，其豎直方向的剪力以及作用在橋墩上的軸力提供RSS橋墩的抗傾覆力矩。按照“強(qiáng)橋墩弱阻尼”的設(shè)計(jì)理念，塑性變形全部集中在剪切鋼板阻尼器上，由彎矩平衡可得RSS鋼橋墩的水平承載力Py為

式中：Mdamper為帶縫鋼板阻尼器豎向剪力所提供的抗彎承載力；c為軸力到轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離；w為RSS 橋墩的寬度；li為可更換帶縫剪切鋼板立柱中心到轉(zhuǎn)動(dòng)中心O的距離；Qi為剪切鋼板的豎向承載力屈服值，i=1，2，…。

圖16 RSS橋墩受力分析Fig.16 Mechanical analysis of RSS bridge piers

因此，RSS鋼橋墩的水平承載力屈服值Py為

4.2 剪切鋼板受剪承載力

剪切鋼板阻尼器在平剪狀態(tài)下屈服強(qiáng)度Qy的計(jì)算公式[23]如下：

式中：H′為剪切鋼板中立柱的等效高度，H′=H+2R2/HT；m為剪切鋼板立柱的個(gè)數(shù)。公式(7)右邊第1項(xiàng)表示剪切鋼板的屈服強(qiáng)度由彎矩控制，為彎曲型阻尼器；公式(7)右邊第2項(xiàng)表示剪切鋼板的屈服強(qiáng)度由剪力控制，為剪切型阻尼器。

RSS 橋墩中剪切鋼板阻尼器并非處于平剪狀態(tài)，而是由于鋼橋墩根部的微小轉(zhuǎn)動(dòng)處于壓剪與拉剪狀態(tài)(見(jiàn)圖16)。為研究其實(shí)際受狀態(tài)下與平剪狀態(tài)下的力學(xué)性能差異，從有限元計(jì)算結(jié)果中提取剪切鋼板的豎向剪力Q隨剪切角γ的變化曲線，再與剪切鋼板在平剪受力狀態(tài)下經(jīng)歷相同變形歷程時(shí)的曲線進(jìn)行對(duì)比，分別如圖17和18所示。

由圖17和18 可見(jiàn)：2 種受力狀態(tài)下剪切鋼板的豎向剪切承載力差異不大，比式(7)的計(jì)算結(jié)果略高。根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果可知：本文剪切鋼板的受剪承載力Q=1.1Qy。

圖17 剪切鋼板剪力-剪切角(單調(diào))曲線Fig.17 Q-γ(monotonous)curves for steel shear plate

圖18 剪切鋼板剪力-剪切角(滯回)曲線Fig.18 Q-γ(hysteretic)curves of steel shear plate

在試件加載后期，剪切鋼板豎向剪力已接近極限值，基本保持不變，但由于鋼橋墩與剪切鋼板之間的拉壓作用導(dǎo)致剪切鋼板水平方向的分力F增加，試件承載力增加。試件承載力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知：試件承載力最大值比屈服值增加15%～20%。試件SP0.27-400-0.15 和試件SP0.27-500-0.15 由于橋墩可更換部分剪切鋼板強(qiáng)度較大，可更換段承載力較大，鋼橋墩的塑性破壞截面上移，橋墩破壞模式發(fā)生改變，導(dǎo)致承載力計(jì)算值與實(shí)際值偏差較大。其他試件承載力理論計(jì)算值與有限元模擬結(jié)果基本相符。

5 結(jié)論

1)提出了一種帶位移型剪切鋼板阻尼器的新型可原位修復(fù)鋼橋墩，這種新型鋼橋墩在大震作用下塑性變形可以集中于剪切鋼板上，鋼橋墩本身保持彈性狀態(tài)，震損后通過(guò)替換剪切鋼板即可實(shí)現(xiàn)原位快速修復(fù)。

2)建立了RSS 橋墩的有限元模型，并對(duì)其在擬靜力低周往復(fù)作用下的全過(guò)程進(jìn)行數(shù)值仿真；RSS鋼橋墩可實(shí)現(xiàn)預(yù)期的破壞模式，具有良好的變形能力和穩(wěn)定的滯回耗能能力。

3)鋼橋墩的水平承載力隨軸壓比和剪切鋼板強(qiáng)度增大而增大，且與剪切鋼板強(qiáng)度呈線性關(guān)系；試件承載力在1/20位移角下未發(fā)現(xiàn)衰減現(xiàn)象，表現(xiàn)出優(yōu)越的變形性能。

4)提出了RSS 鋼橋墩的水平承載力計(jì)算公式，水平承載力計(jì)算結(jié)果與有限元分析結(jié)果較吻合。