铁路混凝土桥梁抗震研究现状

高墩桥梁的抗震研究取得了一定进展，小震阶段的弹性抗震设计问题已基本解决，但强震下抗震设计的关键问题由于研究不够深入仍没有得到解决。高墩桥梁由于其墩身质量大、结构周期长、桥墩自身的惯性力和高阶振型的贡献不可忽略，结构的动力特性相对一般的低墩桥梁更加复杂。对于强震作用下的某些高墩桥梁，可能产生较大墩顶位移，从而引起梁体碰撞、落梁。

桥墩抗震性能的主要指标是强度和延性。以往的研究表明，在震区桥墩全寿命周期内，遭遇更多的是多遇地震或设计地震，而遭遇罕遇地震的可能性非常小，因此，罕遇地震下强调保持桥墩弹性状态的强度设计方法，既不经济也不合理。此时，延性设计方法便可以更好地满足桥墩的抗震性能需求。桥墩延性抗震设计的实质就是要求塑性铰区能够提供足够的延性能力。

试验模拟作为桥墩抗震研究的一种方法，得益于经济条件的改善和工业制造水平的提高，一大批高水平的试验基地（或平台）陆续建成，为进行大量的桥墩模型试验提供了先决条件。在早期的试验研究中，重点在于探讨钢筋混凝土桥墩的滞回特性、破坏模式以及影响延性的各种因素；近期的研究重点则放在验证规范规定的合理性、既有混凝土结构抗震性能评估以及双向地震荷载作用对桥墩抗震性能的影响方面。

国内外文献可见的有限个矩形空心墩抗震试验数据，研究参数涉及配筋率、配箍率、轴压比、剪跨比、壁厚比和薄壁宽厚比等。总体而言，对高墩抗震能力的研究较少，空心墩的研究仍需加强。从已有研究成果可以看出，国内外学者对于高墩桥梁抗震设计的研究无论是设计理论还是设计方法，均缺乏成熟的理论基础，因此高墩桥梁是国内外桥梁抗震设计规范的盲区。现有的抗震规范一般是基于低墩规则桥梁，既有规范分析桥墩位移延性能力的方法主要是基于截面的弯矩-曲率分析和静力推倒分析方法，不能考虑高阶振型对桥墩位移延性能力的影响。现有规范中，对于桥墩的设计和抗震验算，均将其等效为单自由度体系或者单一振型为主的多自由度体系，这对高墩桥梁已不再适用。(www.xing528.com)

我国《铁路工程抗震设计规范》（GB 50111—2006）在规条3.0.1A中将墩高大于等于40 m的桥梁划分为B类铁路工程，在罕遇地震下需进行专门非线性时程分析。在规条7.2.3给出反应谱曲线时指出其仅适用于结构自振周期小于2 s，且阻尼比为0.05的结构。而高墩桥梁很可能不符合上述条件，需另行研究。规范在2009年进行局部修订时，对墩高大于等于40 m的桥梁考虑到结构的重要性及修复难度，对其抗震设计标准进行适度提高，由2006版规范的1.4提高为1.5；对于客货共线铁路中墩高大于30 m、小于40 m的桥梁，考虑其修复困难，对其抗震设计标准进行适度提高，重要性系数由2006版规范的1.0提高到1.1。从上述规定可以看出，对高墩桥梁需进行更为妥善的抗震设计，规范仅适用于跨度小于150 m的钢梁及跨度小于120 m的铁路钢筋混凝土和预应力混凝土等梁式桥，没有明确指出墩高的适用范围。对于特殊桥墩，要求采用非线性时程分析方法进行下部结构分析。

国内外的桥梁抗震设计规范的方法大多只适用于实体墩，空心墩的抗震设计目前尚无明确的规范可寻，一般都是参考现行规范中实体墩的相关设计方法，这种做法具有一定的盲目性和随意性。目前各国学者对桥墩的抗震性能和延性抗震所进行的大量试验主要集中于中、低墩，对高墩的抗震试验尚不充分，我国现行的铁路工程抗震设计规范缺乏适用于高墩桥梁的抗震设计方法。