高速铁路圆端式实心桥墩抗震特性研究

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1、高速铁路圆端式实心桥墩抗震特性研究第一章绪论1.1选题背景随着一些发达国家高速铁路技术的诞生和迅猛的发展，许多国家幵始投入高铁的筹建与运营。中国虽然是发展中国家，但国民经济的快速增长和相关技术的日趋成熟让全世界赞叹，中国高铁的兴建得到迅猛的发展。因高速铁路具有快速、舒适、准时、运输量大等优点，承担越来越多的客运量，成为运输系统中的新生命力。高速铁路桥梁结构为轨道系统提供支撑，它们的特点是：桥梁占总线比例大，长桥多，而且以高架桥为主。例如：日本高速铁路线路总长3000km，桥梁所占比例47%,局架桥约占36%;台

2、湾省局速铁路长达340多公里，桥梁占73%;京沪高速铁路的桥梁结构长达1100多公里，占总线长度约86%；武广客运专线总长1068.8公里，桥梁结构长达401.3公里，占线路总长度的41.4%;京津城际高速铁路全线长达120公里，桥梁结构占据线路总长的87.7%。因此桥梁结构是交通系统中的枢纽，它们在地震中的破坏程度将直接影响经济损失的和灾后重建的的状况。国内外几次地震也说明了这点，1995丄17日本Kobe发生了里氏7.2级大地震，经济总损失高达千亿美元，仅阪神高速神户线中600多座桥梁受损，约150座不可修

3、复，阪神高速湾岸线中30座桥墩出现严重幵裂破坏，位于神户市栋滩区的单柱高架桥倾伏倒塌625m，其中十七根桥壞折损，十六根直接妈塌⑴。经调查，发生严重损坏的桥壤大多数为80年代左右修建的，对桥墩延性抗震设计考虑甚少，而且体积配箍率较小，塑性铰区的箍筋间距偏大，这些都是造成桥壤严重破坏的关键因素[2]。2008.5.12，在我国四川泣川发生了震级达到里氏8.0级的大地震，极震区以内受震桥梁共有2000多座，绝大部分均出现不同程度的震害现象，100余座桥梁因震害承载能力严重下降，其中20多座桥梁坊塌，一场惨痛的无法挽

4、救的生命财产灾难顷刻降临[3]。桥梁震后修复困难，严重时还会造成城市瘫疾，滞后救援物资运送和灾民的转移。这些令人心痛的地震经历让我们更深刻的认识到桥梁的重要地位，我国地处环太平洋地震带、亚欧地震带区，地震区的抗震设计不容忽视。然而，桥梁结构中，主要的5个部分是桥跨结构、支座、桥徵、基础和桥台，作为承上启下的桥壤在抵御地震作用时是主要抗侧力构件也是较脆弱的环节。因此，桥墩的延性性能和耗能能力尤为重要，它是桥梁结构整体的损伤与破坏的命脉。所谓延性抗震设计就是探讨结构的弹、塑性变形和采取的各种相应措施，是提高桥梁抗震

5、性能的关键因素。目前，我国主要根据《铁路工程抗震设计规范》(GB5001-2006)进行高速铁路桥梁抗震设计，而此规范主要针对普通铁路桥梁，高速铁路桥梁具有质量大、耐久性高、刚度大等特征，使之不同于普通铁路桥梁，因这方面资料的缺乏，亟需进行大量专门的研究作为理论依据完善桥梁规范的修订。本文针对高速铁路常用的圆端型实心桥壤的抗震性能进行拟静力试验，总结出可供今后施工和设计的理论依据。1.2钢筋混凝土实心桥墩抗震性能研究现状1.2.1国外研究现状Jaradatrn[5_6]等，为了研究钢筋混凝土桥壤的抗震性能，对6

6、根制作的圆形截面桥壤进行拟静力试验，三根试件剪跨比设计为3.5，其余三根设计为2.0，纵筋率取之间，配箍率均取0.194%，桥墩底部纵筋锚固在混凝土中的长度约为20到35倍纵筋直径，轴压比约为5%，主要得出如下结论为(1)纵筋虽然描固但配箍不够的桥壤，当混凝土裂缝不断发展及纵向钢筋粘结滑移逐渐加深，试件抗弯能力急剧下降；（2)发生弯曲破坏形态的桥墩，随着纵筋率增大，它的滞回曲线的裡拢效应不再明显，但强度退化速度变大;（3)随着试件剪跨比的变大，其耗能能力增强，滞回环提拢现象减弱；（4)纵筋错固长度越大，桥壤抗弯

7、能力稍微变大。Sezen[7]等，为了研究轴压比对钢筋混凝土柱的抗震性能影响，制作了4个低配箍的足尺方形试件，加载方式各不相同，第一个和第二个试件分别进行轴压比为0.15、0.6的拟静力试验，第三个试件进行非固定轴力的拟静力试验，第四个试件进行0.15固定轴压比的单调加载试验。得出：1、柱的破坏形态，在轴压比较低时，易发生脆性剪切破坏；轴压比较高时，易发生脆性剪压破坏；变轴压下最终发生轴压破坏；单调加载柱比反复加载下的抗震性能强；2、柱的侧向位移组成约40?60%由弯曲破坏产生，约25?40%由纵筋粘结滑移引起

8、，试件在高轴压比下，破坏时剪切变形成分较小，而低轴压下，试件破坏时剪切变形所占成分最高可达40%。Priestley等制作了2个较高相似比的圆形截面桥墩，采取的纵筋率为一个0.5%,另一个1%，为研究其抗震性能，进行拟静力试验，研究发现，两种配筋率抗震性能均达标，桥壤能够处于安全状态。而且证明了配筋率对试件的抗剪承载力影响较小。第二章高速铁路圆端型实心桥墩拟静力试验研究2.1引言通常在