混凝土桥墩的抗震标准

混凝土桥墩的限载标准

一、前言

混凝土桥墩作为桥梁的重要承载构件之一，不仅承担着桥面荷载的传递，还需要考虑水流、震动等外部因素对其稳定性的影响。因此，掌握混凝土桥墩的限载标准，对于保障桥梁的安全运行具有重要意义。

二、混凝土桥墩的分类

根据桥墩的形状和结构特点，混凝土桥墩可以分为以下几种类型：

1. 矩形桥墩

矩形桥墩是指桥墩截面呈矩形形状的桥墩，其结构简单、施工方便，广泛应用于公路桥梁中。

2. 圆柱形桥墩

圆柱形桥墩是指桥墩截面呈圆形形状的桥墩，其结构简单、抗震性能好，常用于高速公路等大型桥梁。

3. 梯形桥墩

梯形桥墩是指桥墩截面呈梯形形状的桥墩，其结构复杂、施工难度较大，但可以根据需要调整各个方向的受力性能，适用于特殊情况下的桥梁。

三、混凝土桥墩的限载标准

混凝土桥墩的限载标准是指在保证桥墩安全稳定的前提下，规定桥墩所能承受的最大荷载值。根据桥墩类型、荷载类型等多种因素，限载标准也有所不同。

1. 矩形桥墩的限载标准

矩形桥墩的限载标准主要包括以下几个方面：

（1）垂直荷载：矩形桥墩垂直荷载的限制值应根据桥墩的截面尺寸和混凝土强度等因素进行计算，一般不得大于2500kN。

（2）水平荷载：矩形桥墩水平荷载的限制值应根据桥墩的截面尺寸和地震作用等因素进行计算，一般不得大于1000kN。

（3）扭转荷载：矩形桥墩扭转荷载的限制值应根据桥墩截面形状和受力方向等因素进行计算，一般不得大于150kN·m。

2. 圆柱形桥墩的限载标准

圆柱形桥墩的限载标准主要包括以下几个方面：

（1）垂直荷载：圆柱形桥墩垂直荷载的限制值应根据桥墩的直径、混凝土强度等因素进行计算，一般不得大于2500kN。

（2）水平荷载：圆柱形桥墩水平荷载的限制值应根据桥墩的直径、地震作用等因素进行计算，一般不得大于1000kN。

（3）扭转荷载：圆柱形桥墩扭转荷载的限制值应根据桥墩直径和受力方向等因素进行计算，一般不得大于150kN·m。

２０１４年第１期　铁道建筑　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　２１　

文章编号：１００３—１９９５（２０１４）０１—００２１—０３　

无黏结预应力钢筋混凝土桥墩抗震性能研究　

信坤，钟铁毅，韩　东　

（北京交通大学土木建筑工程学院，北京　１０００４４）　

摘要：本文利用有限元软件ＯｐｅｎＳｅｅｓ对同济大学的一项试验低周反复荷载作用下的２根钢筋混凝土桥　

墩和２根无黏结预应力混凝土桥墩进行数值模拟，并与已有试验结果进行对比分析。结果表明：所建模　

型对普通桥墩和无黏结预应力混凝土桥墩的模拟效果均良好，采用初应力法能够合理模拟无黏结预应　

力钢筋的预加力和自复位能力；预应力束如果被放置在截面中心处主要体现其提供轴压的作用，预应力　束如果沿截面的边缘布置不仅能够体现其提供轴压的效果，还能更好地发挥其高弹性回复能力，墩柱的　

最大残余位移也会进一步减小。　关键词：无黏结预应力　纤维模型　滞回分析残余位移　

中图分类号：Ｕ４４３．２２文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３—１９９５．２０１４．０１．０６　

为了增强桥梁的耐久性，减小桥墩在温度等因素　

影响下的开裂程度，预应力技术越来越受到设计人员　

的关注。Ｚａｔａｒ等　采用部分预应力配筋的方式，对混　凝土墩柱进行拟静力试验和拟动力试验研究，认为由　

于预应力筋提供竖向预压力和自复位能力，可有效减　

少桥墩的残余位移，减少桥墩的裂缝宽度，同时增大桥　墩抗剪强度。Ｋｗａｎ和Ｂｉｌｌｉｎｇｔｏｎ　。　利用有限元分析　

方法，对无黏结预应力混凝土墩柱的滞回特性和动力　反应进行研究，推演了一系列使用状态和倒塌状态下　

的位移能力准则。分析结果表明：由于采用后张法的　

施工工艺，墩柱的能量耗散能力下降，位移需求可增大　

２０％～３０％。王志强等　利用有限元分析方法，证明　

了在矩形墩的截面中心合理布置无黏结预应力钢绞　线，能够提高墩柱的抗震性能，并满足其正常使用状态　

下的性能需求。　

第３６卷第１１期　２００８年１１月　同济大学学报（自然科学版）　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＴＯＮＧＪＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ）　Ｖｏ１．３６Ｎｏ．１１　Ｎｏｖ．２００８　东海大桥预应力混凝土桥墩抗震性能分析　王志强，葛继平，魏红一　（同济大学桥梁工程系，上海２０００９２）　摘要：建立了可以在循环荷载作用下考虑有、无粘结预应力筋影响的纤维模型分析方法并进行了验证．采用该方法　建立了东海大桥引桥桥墩的分析模型．发现东海大桥引桥桥墩中采用的有粘结预应力筋对初始侧向抗弯刚度有影　响，对侧向承载能力几乎没有影响，并且该种类型桥墩残余位移较大．为了改善桥墩震后残余位移，针对桥墩特点　比较了几种预应力筋布置方式，证明在箱形墩的截面中心布置无粘结预应力钢铰线既可以满足正常使用阶段性　能，又能提高桥墩的抗震性能．但是预应力的施加水平、预应力筋含量等关键参数的取值，需要进一步研究确定．　关键词：箱型桥墩；抗震性能；有粘结预应力筋；无粘结预应力筋；纤维单元法；滞回性能　中图分类号：Ｕ　４４３．２２　文献标识码：Ａ　文章编号：０２５３—３７４Ｘ（２００８）１１—１４６２—０５　Ｓｅｉｓｍｉｃ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｃｏｌｕｍｎ　ｏｆ　Ｅａｓｔ　Ｓｅａ　Ｂｒｉｄｇｅ　ＷＡＮＧＺｈｉｑｉａｎｇ，ＧＥＪｉｐｉｎｇ，ＷＥ，Ｈｏｎｇｙｉ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｂｆｉａｇｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｌ：Ｔｈｅ　ｆｉｂｅｒ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｂｏｎｄｅｄ　ａｎｄ　ｕｎｂｏｎｄｅｄ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｃｏｌｕｍｎ　ｕｎｄｅｒ　ｃｙｃｌｉｃ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａｎｄ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｆｉｂｅｒ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｉｅｒ　ｏｆ　Ｅａｓｔ　Ｓｅａ　Ｂｒｉｄｇｅ　ｉｓ　ｂｕｉｌｔ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｑｕａｓｉｓｔａｔｉｃ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｂｏｎｄｅｄ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｈｉｇｈ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｓｔｅｅｌ　ｂａｒｓ　ｈａｖｅ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｐｉｅｒ，ａｎｄ　ｌｉｔｔｌｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ａｎｄ　ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｄｒａｍａｔｉｃ　ｒｅｓｉｄｕａ１　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｉｅｒ　ｏｆ　Ｅａｓｔ　Ｓｅａ　Ｂｒｉｄｇｅ．Ｔｏ　ｍｉｔｉｇａｔｅ　ｔｈｅ　ｒｅｓｉｄｕａｌ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｉｅｒ．　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｓｔｒａｎｄｓ　ａｒｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｔｈｅ　ｈｏｌｌｏｗ　ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｐｉｅｒｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｕｎｂｏｎｄｅｄ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｓｔｒａｎｄｓ　ａｔ　ｔｈｅ　ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｒｏｓｓ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｓａｔｉｓｆｙ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄｓ　ｏｆ　ｓｅｒｖｉｃｅａｂｉｌｉｔｙ　ｌｉｍｉｔｅｄ　ｓｔａｔｅ　ａｎｄ　ｈａｖｅ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｓｕｐｅｒｉｏｒ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｆｕｒｔｈｅｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｆｏｃｕｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｐｉｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｏｌｌｏｗ　ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｐｉｅｒ；ｓｅｉｓｍｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｂｏｎｄｅｄ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｎｄｏｎｓ；ｕｎｂｏｎｄｅｄ　ｐｒｅ—　ｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｎｄｏｎｓ；ｆｉｂｅｒ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ；ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　１９７１年加州圣・费兰多地震后，人们对钢筋混　凝土墩柱延性进行了大量的研究，从而促进了桥梁　延性抗震设计的重大发展［卜２ｊ．１９９５年日本阪神大　地震中，一些延性能力不足的桥墩发生了较大的破　坏，另一些延性桥梁虽然没有倒塌，但是这些桥梁因　为存在较大的残余变形，也丧失了使用功能，必须拆　除重建，显示了减小残余位移的重要性［　．在这样　的背景下，研究人员开始了针对减小震后墩柱残余　收稿日期：２００７—０３—１９　基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０５０８０３２）　作者简介：王志强（１９７１一），男，副教授，工学博士，主要研究方向为桥梁抗震．Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｚｈｉｑ＠ｍａｉｌ．ｔｏｎｇ￣ｉ．ｅｄｕ．ｃ

第３０卷第５期　

２０１１年１０月　重庆交通大学学报（自然科学版）　

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＣＨＯＮＧＱＩＮＧ　ＪＩＡＯＴＯＮＧ　ＵＮＩＶＥＲＳＩ　ＩＹｆ　ＮＡＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ　Ｖｏ１．３Ｏ　Ｎｏ。５　

Ａｕｇ．２０１１　

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－０６９６．２０１　Ｉ．０５．００１　

圆形钢筋混凝土桥墩抗震性能试验评估（Ｉ）：　

试验设计及初步结果　

李贵乾　，郑　罡　，王　军　

（１．广西壮族自治区交通规戈４勘察设计研究院，广西南宁５３００１１；　

２．招商局重庆交通科研设计院有限公司桥梁结构动力学国家重点实验室，重庆４０００６７；　

３．重庆交通大学土木建筑学院，重庆４０００７４）　

摘要：根据现行《公路桥梁抗震设计细则》的基本要求，设计了三水平、四因素圆形钢筋混凝土桥墩拟静力正交弯曲　

破坏试验，并以墩顶力一位移滞回曲线、墩顶总位移的弯曲变形、剪切变形和应变渗透变形分量及截面平均曲率为　

主要测试对象，进行了相应的试验研究。结果表明：各桥墩的弯曲损伤破坏过程相似；纵筋率较低，轴压比较高的　

桥墩存在一定的剪切机制作用；纵筋直径较小的桥墩在纵筋发生断裂时能承受的循环加载次数较少；墩底区域混　

凝土振捣不密实对桥墩延性能力的发挥有不利影响。　关键词：钢筋混凝土桥墩；拟静力正交试验；延性能力；试验评估　

中图分类号：Ｕ４４２．５　５　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７４—０６９６（２０１１）０５—０８８９—０６　

Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｅｉｓｍｉｃ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ｃｉｒｃｕｌａｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　

Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｃｏｌｕｍｎｓ（Ｉ）：Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　

ＬＩ　Ｇｕｉ　ｑｉａｎ　，ＺＨＥＮＧ　Ｇａｎｇ　，ＷＡＮＧ　Ｊｕｎ　

（１．Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ　Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｎｉｎｇ　５３００１　１，Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ；