中低桥墩塑性铰区抗剪特性研究

钢筋混凝土桥墩发生弯曲屈服形成塑性铰后，由于水平裂缝、剪切斜裂缝的开展使混凝土有效抗剪截面面积降低，地震作用下桥墩抗剪强度将随着延性系数的增大而快速衰减，当低于桥墩的弯曲强度时会发生塑性铰区的剪切破坏，此时对应的强度称为塑性铰区内抗剪强度。合理设计钢筋混凝土桥墩的抗剪强度可保证桥墩在强烈地震下发生期望的延性弯曲破坏，而避免发生脆性破坏。

钢筋混凝土桥墩塑性铰区截面的抗剪承载力，显然已不能完全按照静力情况下的抗剪承载力公式来计算。因此，为避免桥墩塑性铰区发生脆性的剪切破坏，应对桥墩塑性铰区的抗剪性能进行研究，这对保证我国桥梁工程结构抗震安全和铁路桥梁抗震设计规范的修订都具有十分重要的意义。

钢筋混凝土结构的抗剪问题是钢筋混凝土结构研究的经典课题。一个多世纪以来，各国的学者都对这一问题进行了大量的理论和试验研究，但对于剪切破坏的机理和抗剪强度计算理论，都还没有一个明确统一的认识。

早在19世纪，有学者用桁架的分析方法提出了用箍筋提供抗剪承载力的理念，在当时对抗剪机理做了较为充分的解释。1906年，Morsch提出了平均剪应力的计算公式，即认为截面上剪应力是平均分布的，以构件的剪应力小于极限抗剪强度来进行设计。20世纪50年代以来，学者对于影响抗剪强度的参数进行了广泛而深入的研究，并且取得了一定的成果。研究表明，钢筋混凝土结构的剪切破坏是一个复杂的过程，影响抗剪强度的参数众多。这些参数包括：剪跨比、轴压比、体积配箍率、混凝土强度、位移延性等。并且以这些参数为自变量给出了多个抗剪能力计算公式，现在国内外的规范中对于桥墩抗剪能力的计算多参照这样的公式。(www.xing528.com)

钢筋混凝土结构剪切破坏的分析方法有很多。早期的有桁架理论、极限平衡理论、塑性理论等，还有之后的古典桁架理论、考虑腹板刚度影响的修正桁架模型等。历代研究人员进行大量理论分析和试验研究，提出不同的分析模型和方法，并不断改进并推广应用，取得了良好的结果。

确保桥墩延性阶段具备足够的抗剪强度而在强震下不至于发生脆性剪切破坏，对保证铁路桥梁的抗震设计安全和经济合理性具有重要意义。钢筋混凝土结构剪切破坏的力学性能在过去几十年中都是世界难题，国外目前已有一些研究成果和规范公式，但由于影响因素多且问题复杂，各成果间差异明显，适用性难以评价。国内这方面的研究工作还较为薄弱，我国现行《铁路工程抗震设计规范》尚缺少抗剪设计相关规定，《公路桥梁抗震设计细则》和《城市桥梁抗震设计规范》则基本参考国外规范成果。