钢筋混凝土桥梁的抗震性能研究

第２８卷第１期　２００８年２月　地震工程与工程振动　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＥＡＲＴＨＱｕＡＫＥ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＡＮＤ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ　Ｖ０Ｉ．２８　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２００８　

文章编号：１０００．１３０１（２００８）０１．０１２３．０７　

基于位移设计的钢筋混凝土桥墩抗震　

性能试验研究（Ｉ）：拟静力试验　

司炳君　，李宏男　，王东升　，孙治国　，王清湘　

（１．大连理工大学海岸与近海工程国家重点试验室，辽宁大连１１６０２４；２．大连海事大学道路与桥梁工程研究所，辽宁大连１１６０２６）　

摘要：通过拟静力试验研究了基于位移设计钢筋混凝土桥墩的抗震性能。利用基于位移抗震设计方　法和桥梁抗震规范方法设计了各２根和１根１：２．５比例钢筋混凝土桥墩试件，对低周反复荷载作用　下试件试验破坏形态、承载力、位移延性、滞回耗能、刚度退化等方面进行了比较分析，可以认为基于　位移设计的钢筋混凝土桥墩能够达到预期的延性抗震要求，并且在相对耗能能力（与理想弹塑性模　型相比）、刚度退化性能方面与现行规范抗震设计方法设计的桥墩相当。试验表明建议的钢筋混凝　土桥墩基于位移的抗震设计方法是实际可行的。　关键词：钢筋混凝土桥墩；基于位移抗震设计；拟静力试验；延性；滞回耗能　

中图分类号：Ｐ３１５．９；Ｕ４４２．５　文献标志码：Ａ　

Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　

ｂｒｉｄｇｅ　ｐｉｅｒｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ（Ｉ）：Ｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃ　ｔｅｓｔ　

ＳＩ　Ｂｉｎｇｊｕｎ　，ＬＩ　Ｈｏｎｇｎａｎ　，ＷＡＮＧ　Ｄｏｎｇｓｈｅｎｇ　，ＳＵＮ　Ｚｈｉｇｕｏ　，ＷＡＮＧ　Ｑｉｎｇｘｉａｎｇ　（１．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｃｏａｓｔａｌ　ａｎｄ　Ｏｆｆｓｈｏｒｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ　１　１６０２４，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｒｏａｄ　ａｎｄ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ　Ｍａｒｉｔｉｍｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ，１１６０２６，Ｃｈｉｎａ）　

道路桥梁关于抗震问题研究

全世界地震发生的次数越来越多。随着各国经济的快速发展，桥梁建筑的抗震设计也逐渐被人们重视起来。由于桥梁建筑工程是交通网络的关键要素，因此桥梁的抗震设计的重要性也变得无可厚非。为了促进桥梁抗震设计的进一步创新，必须首先了解桥梁抗震设计的重要性，本文主要对桥梁抗震设计的重要性、桥梁抗震的主要设计方法以及创新方法的应用这几个方面进行了探索。

标签： 道路桥梁；抗震问题；设计问题

前言：

桥梁作为不可替代的公共交通设施，在人们日常生活中发挥着重要的作用，桥梁的质量对人们日常生活的影响更是深远而长久的。另外，我国是地震多发国家。在发生重大灾难时，桥梁能否不被破坏而使灾难降低到最小程度都反映出了桥梁抗震设计的重要性。

一、桥梁抗震设计中存在的问题

如今，世界范围内的地震次数越来越多，很多国家为了使地震灾害降到最低程度，都在不断探索桥梁的抗震设计，不断普及桥梁抗震设计的重要性。当然，在了解桥梁抗震设计的重要性的同时，我们更要清楚的了解桥梁震害的主要原因。只有找到原因，才能找到解决问题的方法。

1、桥梁结构缺乏防震设计

现在的桥梁一般都是梁式的，这种形式的桥梁通过地震产生位移之后，便会形成桥梁上部活动节点地方因盖梁宽度设置不当而造成落梁或者梁体相互磁撞引起的破坏。对于拱式结构的桥梁，如果没有进行抗震设计，那么主要破坏的是拱上建筑和腹拱。位于拱顶和拱脚部分的拱圈会产生裂缝，也可能是整个拱隆起变形。

2、桥梁地基缺乏抗震设计

如果桥梁地基土受到地震的影响，那么不仅会加大地震的位移，也会放大桥梁结构的振动反应，从而造成落桥。有些桥梁在建设过程中会采用排架桩基础，这会造成桩基的承载力降低，进而导致桥梁横向或者竖向移动。

3、桥梁支座缺乏抗震设计

在地震力的作用下，如果桥梁支座没有进行抗震设计，必然会导致桥梁构造上连接的不足。或者在进行桥梁支座施工时，没有按照实际情况配置合理的支座型式、没有采用质量合格的建筑材料，也会导致桥梁支座发生过大的位移和变形，

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。　

桥梁抗震性能初探

摘要：通过汶川地震、唐山地震以及其他地震灾害中，简支梁、连续小刚架和连续梁等三种桥梁结构形式的主要震害情况分析和上述三种结构形式的结构特点分析，对不同条件下桥梁结构的抗震性能的优劣进行了初步的探讨。

关键词：桥梁结构；抗震性能；简支梁；连续梁；连续小刚架

2008年的汶川地震（M8.0）和1976年的唐山地震（M7.8）都造成大量桥梁的严重破坏，给震后救援工作带来极大困难。调查发现，同类桥梁体系的震害有许多共同特征，不同的桥梁体系抗震性能差异很大。

一、简支梁桥震害情况及结构特点分析

目前国内已建成通车的铁路桥梁，一般都是以简支梁为主，德国、西班牙、意大利等欧洲国家的铁路桥梁也多采用简支箱梁或简支T梁。简支梁桥具有鲜明的结构特点。

建成的简支梁桥

1.简支梁桥的结构特点

简支梁桥的优点在于受力清晰，设计难度小，国内铁路对简支梁的设计达到了上万公里，各种类型简支梁通用图齐全，经验丰富；施工方便，既可以大规模预制架设，又可以局部支架现浇，施工方法灵活，结构施工质量有保证，施工模板、机具等可重复使用，适于大规模批量生产。上、下部结构可同时进行施工，尤其适用于施工工期紧张的情况；简支梁抗震设计灵活，可以采用先进的多种抗震手段，震后修复容易。

简支梁的缺点在于跨越能力有限，对于重大立交和河流工点处需要研究采用大跨结构；整体连接性不如刚构体系强，需要设置防落梁装置等来避免落梁的发生。

2．简支梁主要震害及其分析

落梁是最严重的简支梁梁震害之一。唐山地震中有18座大、中型梁式桥发生落梁。汶川地震中也有多座桥梁发生了落梁。美国Northridge地震（1994）、日本阪种地震（1995）、台湾集集地震（1999）中，也都发生了简支梁落梁震害。此外，支座滑动、梁体位移、伸缩缝处相邻梁体间碰撞也是简支梁上部结构的主要震害。