铁路桥梁抗震设计与试验研究成果

受试验能力的限制，第6、7章所述试验只针对8 m和25 m墩高缩尺模型进行了研究，其他不同墩高条件下减隔震装置的减隔震效果仅通过数值模拟得以呈现，故对于不同墩高下减隔震装置的减隔震效果需进行进一步的试验综合研究。另外，本次只研究了在地震作用下减隔震装置的减隔震性能，而地震作用下桥梁的行车安全是必须重视的问题，故对于采用减隔震装置的铁路桥梁行车安全问题也需要系统研究。

（1）减隔震支座的合理使用可以较大程度上减小地震作用下桥墩的受力，从可靠度的角度上讲，可以有效减小桥墩的震致破坏风险。尽管如此，并不建议在使用减隔震支座的前提下，大量减少桥墩截面配筋，原因如下：

①铁路桥墩截面大导致相对质量过大，而减隔震支座仅减小了地震作用下的主梁惯性力，并没有有效减小桥墩自身的巨大惯性力。对于地震这一风险事件，随着地震强度的增加，桥墩自身的惯性力同样可以使得桥墩底部损伤甚至完全破坏。而足够的截面纵筋配筋率和箍筋配筋率可以有效减小突发强震作用下的桥墩底部损伤。

②减隔震支座的减隔震功能充分发挥的前提之一是桥墩本身尽量保持弹性。一旦桥墩在突发强震作用下发生损伤，减隔震支座的减隔震功能将被减弱甚至完全丧失。因此，要确保桥墩具有足够的截面纵筋配筋率和箍筋配筋率。

（2）我国2009年修订的《铁路工程抗震设计规范》的抗震设防目标只针对桥梁本身采用“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三水准设防。现有研究表明，铁路桥梁为满足行车对其刚度的需求，往往不是由强度控制设计。在中、小地震荷载作用下，大截面低配筋率桥墩难以达到塑性损伤状态，强震荷载作用下桥墩可能会发生脆性破坏；而在小、中地震荷载作用下，支座和轨道系统一般均先于桥墩发生失效并耗散大部分地震能量，因此针对桥墩的三水准设防思想已经不符合实际情况。以保证桥梁安全为目标的单一设防目标与基于性能的抗震设计思想有一定的差距，其设防目标与铁路轨道-桥梁系统在地震作用下的特征不相适应。(www.xing528.com)

（3）现行的铁路桥梁抗震性能设计规范条文延续了按照容许应力法进行结构检算的基本思路。容许应力法是以荷载及其组合所产生应力不大于容许应力为安全准则，将结构构件的承载力除以某一个大于1的安全系数，使结构具有一定的安全储备。安全系数的确定很大程度上依赖于工程设计经验，这种理念并不能真正反映结构是否安全。

（4）现行的铁路桥梁抗震性能设计规范条文未能将轨道-桥梁作为一个整体系统进行抗震设计。已有研究表明，铁路轨道-桥梁系统在一般地震作用下，支座、轨道结构、桥面与轨道连接部分等往往先于桥墩失效破坏，现有设计往往过多地注重桥梁结构本身安全，而不注重轨道-桥梁系统的整体抗震构造。

因此，建议将铁路桥梁、轨道作为一个整体系统，对其组成构件进行易损性分析，得到关键构件的易损性函数，将关键构件的损伤程度与轨道不平顺进行定量分析，将轨道不平顺作为行车激励进行行车安全评价，进而得到基于行车安全的抗震设防目标。确定铁路轨道-桥梁系统各关键构件的风险等级水平，建立铁路轨道-桥梁系统基于地震风险的性能抗震设计方法，提出关键部位抗震保护构造措施和轨道不平顺控制方法。开展地震作用下铁路轨道-桥梁系统的振动台试验研究，验证设计方法的合理性。