铁路混凝土桥梁基本特点、抗震设计与试验研究

铁路混凝土桥梁主要形式是混凝土简支梁桥、混凝土连续梁桥、混凝土连续刚构桥和混凝土拱桥。混凝土简支梁桥具有构造简单、适应范围广、不受基础条件限制、便于使用在曲线地段、易于建造和标准化制造等特点，在我国得到了广泛采用。混凝土简支梁桥主要由简支梁梁部、支座、桥墩和基础组成。我国铁路混凝土简支梁分为整孔式和分片式，常用跨度是32 m、24 m。整孔式梁的结构形式较为合理，横向刚度大，稳定性好，但是多受到运梁条件和架梁设备起吊能力的限制；而分片式梁则不受这些条件的限制，应用比较灵活。简支梁桥梁部主要承受竖向荷载，地震作用力只有地震烈度达到9度时考虑部分竖向震动，其余仅考虑水平方向的地震作用。地震区简支桥的梁部整体刚度大，其震害以主梁移位破坏为主，所以对简支梁桥的梁部进行抗震设计主要是防落梁的设计，一般来说，梁部本身不需要特别单独的抗震设计。

简支梁桥的支座是梁体和桥墩的联系和传力部件，上部结构在地震作用下产生的惯性力通过支座传递至桥墩。支座历来被认为是桥梁结构体系中抗震性能比较薄弱的环节，最容易遭受破坏。很早以前，人们就开始研究减震、隔震装置以减少地震对结构的影响。几十年来，科研人员研制并开发出种类繁多的隔震装置、阻尼器和耗能装置（统称为减隔震装置），并进行了大量的试验研究，其中有些成果已较广泛地应用于实际工程结构中。减隔震支座就是其中研发并广泛应用的成果之一。减隔震支座除了能提供必需的竖向支承外，还应提供额外的水平柔度和耗能能力。

简支梁的桥墩形式按其结构形式，分为独柱式桥墩、门形框架式桥墩；按其截面形式，分为矩形实体桥墩、圆端形实体桥墩、矩形空心桥墩、圆端形空心桥墩及圆形桥墩等形式。独柱桥墩传力途径简单明确，模板制作简单，施工方便，是目前铁路采用最普遍的墩型。框架桥墩能减少桥墩圬工量，增强通透性，但施工相对复杂，另外门形框架式桥墩横向刚度相对较小，仅适用于中低墩，不适合高墩。在多线桥、站台桥等特殊情况下，亦有框架式桥墩、多柱式桥墩的应用，但其占整个铁路桥墩的比例很小。在地震作用下，桥墩的主要震害是墩顶防落梁挡块的破坏及挡块引起的墩顶开裂，桥墩的混凝土压溃、掉块、开裂及倾斜。由于铁路桥墩尺寸相对较大，地震作用下倒塌的较少。

混凝土连续梁桥的上部结构与简支梁桥的震害基本相同，上部结构表现为梁体移位、支座破坏等，少量桥墩出现压溃、剪切破坏、开裂倾斜等，但连续梁明显表现出布置固定支座的桥墩较布置活动支座的桥墩破坏严重。(www.xing528.com)

混凝土连续刚构桥由于没有支座，墩梁固结，地震作用下梁部产生的地震力直接传给下部桥墩和基础，而桥墩的变形又影响梁部的受力，所以混凝土连续刚构桥在地震作用下的力学行为要复杂得多，震害也要严重得多，除了边墩支座的破坏、桥墩开裂倾斜外，混凝土连续刚构桥还有梁体底板、顶板、腹板的开裂等震害现象。

混凝土拱桥形态优美，充分利用了混凝土受压的力学性能，适用于宽阔的深切峡谷地貌，跨度一般比前述连续梁桥和连续刚构桥的跨度大。拱桥的主要震害形式有拱圈开裂、横向联结系开裂、拱上立柱开裂、全桥垮塌等。

目前，铁路桥梁应用最为广泛、数量最多的还是混凝土简支梁桥，所以开展对混凝土简支梁桥的抗震设计和研究是铁路桥梁抗震的重点方向。混凝土梁桥的抗震设计主要包含：梁部的防落梁设计、支座的减隔震设计和桥墩的抗震设计。桥梁抗震设计的第一步就是了解桥梁的震害形式，分析其震害原因。