选取简支梁桥墩高30～45 m范围内的代表性桥墩为原型。桥墩设计具体参数及构造图如表4.2-1和图4.2-1所示。在进行模型设计时，将桥墩墩底固结，并考虑墩顶质量的影响。
表4.2-1 原型铁路空心高墩设计参数
图4.2-1 铁路空心高墩立面及截面（单位：cm）
拟静力试验模型原型墩高为30 m，根据相似比理论，取1∶6进行缩尺模型设计。模型墩高为5 m，空心墩身为变截面，外壁坡度为40∶1，内壁70∶1，墩底倒角处壁厚11.3 cm，墩顶倒角处壁厚7.4 cm，所有模型的混凝土强度等级为C35，纵筋采用直径12 mm的HRB400带肋钢筋，箍筋为直径6 mm的HPB300光圆钢筋。模型设计时，着重考虑配箍率和轴压比对于铁路圆端形空心墩抗震性能的影响。另外，考虑到缩尺后墩身性能的对称性和配筋的可实施性，缩尺模型的配筋率与原型桥墩略有差异。综上，进行拟静力试验研究的桥墩模型参数如表4.2-2所示。缩尺桥墩模型设计如图4.2-2所示。
表4.2-2 桥墩拟静力试验缩尺模型参数
为了验证拟静力试验结果的合理性，以配箍率为参数，以40 m单线铁路空心墩为原型，设计制作了3个1∶6的圆端形桥墩模型，模型高度6.67 m。试件尺寸是试验模型设计的首要环节，直接影响到后面的试验设计。在地震模拟振动台加载能力范围内，在满足试验目的的前提下尽量取较大的尺寸，以力求接近原型。同时，桥墩模型的材料与原桥墩一样，以保证SE＝1。缩尺桥墩模型设计如图4.2-3所示，桥墩模型参数如表4.2-3所示。
图4.2-2 拟静力试验桥墩缩尺模型（单位：mm）(www.xing528.com)
图4.2-3 振动台试验桥墩缩尺模型（单位：mm）
表4.2-3 桥墩振动台试验模型参数
考虑到桥墩缩尺后的壁厚在试验过程中难以承受包括自重、地震荷载等引起的应力，经过精细化有限元分析，发现在未达到墩身承载力极限状态之前，的确存在局部混凝土提前压溃的风险，同时也存在质量挂架竖向振型的影响。为此，将墩身质量降低为足额配重的1/2，即配重质量为墩身质量的2倍。同时为保证桥墩高阶振型不受影响，配重块质量根据墩身相应部位的缩尺计算得到，如图4.2-4所示。对模型本身及配重采取保护措施，以保证试验过程中人员的安全及设备的完好。根据振动台试验的特点，采用非接触式支架设计，支架尺寸根据桥墩模型尺寸和振动台基坑大小确定。综合考虑安全、经济和方便施工等原则，采用贝雷桁架拼装保护支架，如图4.2-5所示。
图4.2-4 墩身配重实施
图4.2-5 保护支架立体效果
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