钢筋混凝土柱式桥墩抗震性能论文

摘要：针对桥梁抗震实际问题，本论文拟在汶川大地震桥梁震害经验基础上，以现行“公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008）”为指导，为设计人员提供必要的抗震分析技术及设计参考，从而切实提高桥梁高地震风险区桥梁抗震能力。对全国桥梁抗震技术进步也会起到一定推动作用。

前言

由于近年来世界范围内特大地震频频发生，我国近期内也发生了多次地震，给我国带来很大的人员伤亡和经济损失，各种建筑物的损毁倒塌现象严重，这一情况给人们敲响了有关我国公路桥梁的抗震能力方面的警钟，同时也使得我国现在公路桥梁的设计方面都格外关注采用桥梁梁板连续系统提高桥梁抗震等级的思考。

1桥梁概况

我国处于世界两大地震带―环太平洋地震带和亚欧地震带之间，是一个强震多发国家。我国地震的特点是发生频率高、强度大、分布范围广、伤亡大、灾害严重，几乎所有的省、市、自治区都发生过六级以上的破坏性地震。公路桥梁是生命线系统工程中重要组成部分，在抗震救灾中，公路交通运输网更是抢救人民生命财产和尽快恢复生产、重建家园、减轻次生灾害的重要环节。

特别是2008年5月12日我国四川省汶川县发生8.0级大地震，交通运输中断给地震应急及救援工作带来了极大的困难，其中桥梁倒塌及毁损是重要原因之一。鉴于汶川大地震桥梁震害经验，适时的开展相

关抗震研究及实践工作，将具有很好的科学意义和工程价值。

图1 云南玉元高速公路某简支梁桥 2钢筋混凝土柱式桥墩抗震性能分析

钢筋混凝土柱式桥墩在我国公路桥梁建设中占有很大比例，然而目前国内关于其抗震试验研究工作仍较为缺乏，不很相称。从这个角度看研究钢筋混凝土柱式桥墩也有很好的工程实用价值。山区桥梁采用桥面连续简支结构体系的桥梁占有相当的比例，下部结构为双柱式钢筋混凝土柱式桥墩。早期设计桥梁上、下行线多采用整体的钢筋混凝土柱式桥墩，盖梁跨度可达20余米，近年来为提高桥梁安全及可靠性，上、下行线改为各自独立的钢筋混凝土柱式桥墩。因受山区谷底及坡地的地形影响，其桥梁不仅纵桥向桥墩高度相差悬殊，横桥向钢筋混凝土柱式桥墩高度也有很大差异，为典型的山区不规则桥梁（图1）。

2.1矮墩受力集中且复杂

同一排钢筋混凝土柱式桥墩矮墩刚度较大，无论纵桥向还是横桥向地震作用下都会承担很大的惯性力，同时在纵桥向地震作用下，还会承受扭矩作用。受力较为复杂，地震中易于发生脆性的剪切破坏或弯剪破坏。连续梁桥高度不同的桥墩，地震反应也不同。矮墩的地震响应（剪力）比高墩大的多，因此要重视一联中矮墩的设计。汶川大地震最典型事例为位于绵竹8度地震烈度区回澜立交桥震害，强烈的地震力集中于梁底刚构的个别矮墩上，加之曲线结构形式使桥墩承受复杂的弯、剪、扭共同作用，桥墩自身抗剪不足进而造成严重剪切破

坏，呈现典型的弯剪破坏特征（图2），尽管地震烈度相对较低却遭受重创。弯剪破坏桥墩试件表现出相似的破坏过程，基本为：混凝土弯曲开裂、剪切开裂-保护层脱落、钢筋外露-形成塑性铰-核心混凝土压碎、纵筋屈曲、箍筋拉断-塑性铰区剪切破坏，试件滞回曲线接近梭形。（矮）墩将承受复杂弯、剪、扭应力联合作用，抗剪及延性要求高。对于矮墩桥梁，上部结构和下部结构联结建议采用支座连接方式，并合理的设置桥墩的搭接长度。能力保护计算应根据可能出现塑性铰处按实配钢筋，并采用材料强度标准值和轴压力计算出的弯矩承载能力，考虑超强系数计算。

墩柱潜在塑性铰区域内加密箍筋的配置。应符合下列要求：（1）加密区的长度不应小于弯曲方向截面宽度的1.0倍，超过最大弯矩的80%的范围。（2）加密箍筋的最大间距不应大于10mm或6ds或b/4；其中ds为纵向钢筋的直径，b为墩柱弯曲方向的截面宽度。（3）箍筋的直径不应小于10mm，螺旋式箍筋的接头必须采用对接。（4）加密区箍筋肢距不宜大于25cm。（5）加密区外箍筋量应逐渐减少。（6）墩柱潜在塑性铰区域以外箍筋的体积配箍率不应小于塑性铰区域加密箍筋体积配箍率的50%。（7）墩柱的纵筋应尽可能地延至盖梁的另一侧，纵向钢筋的锚固长度应在现行“公路钢筋混混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62）”要求的基础上增加10ds，ds为纵向钢筋的直径，不应在塑性铰区域进行纵向钢筋的连接。（8）塑性铰加密区域配置的箍筋应延续到盖梁内，延伸到盖梁的距离不应小于墩柱长边的1/2，并不小于50cm，能过盖梁形心更佳。

图2 回澜立交桥桥墩震害 3结语

针对桥梁抗震实际问题，本论文拟在汶川大地震桥梁震害经验基础上，以现行“公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008）”为指导，为设计人员提供必要的抗震分析技术及设计参考，从而切实提高桥梁高地震风险区桥梁抗震能力。对全国桥梁抗震技术进步也会起到一定推动作用。

参考文献：

[1]范立础.桥梁抗震[M].上海：同济大学出版社，1997 [2]范立础，卓卫东.桥梁延性抗震设计[M].北京：人民交通出版社，2001