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目前,我国新建和拟建的高墩大跨桥梁多采用钢筋混凝土空心桥墩。空心桥墩能够保证在不改变受力性能的前提下,大大减少材料用量,从而节约经济成本。然而,国内对空心桥墩的相关研究非常少。由于我国处于世界两大地震带——环太平洋地震带和欧亚地震带之间的特殊地理位置,属于地震频发国,因桥墩破坏、倒塌造成交通枢纽的中断,进而引起的人员伤亡和经济损失不堪设想。因此,钢筋混凝土空心桥墩抗震性能的研究具有重要的工程实际意义。为了研究其抗震性能,对钢筋混凝土空心桥墩进行低周反复作用下的加载试验,并进行试验结果和理论分析。对于试验试件的设计参照国内外的规范,并综合了多方面的因素,采用较高配筋率和较高标号混凝土,主要工作如下:
1.对12个钢筋混凝土空心桥墩进行了低周反复荷载作用下的抗震试验。12个试件从高度上分三类:矮墩(1440mm)、中墩(2880mm)、高墩(3600mm);从纵筋直径上分两类:8mm、10mm;从轴压比上分两类:0.1、0.2;从箍筋间距上分两类:40mm、55mm。
2.在完成试验的基础上,通过研究试验试件的破坏形式、荷载-位移的滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性分析、刚度特性及衰减规律、耗能能力七个方面,较为系统地评价了钢筋混凝土空心桥墩的抗震性能。
3.比较、分析试件的特性参数,高宽比、纵向配筋率、轴压比、箍筋间距(配箍率)的差异对钢筋混凝土空心桥墩抗震性能的影响。
4.基于试验数据,结合理论分析和计算机程序,计算试件曲率,建立空心桥墩试件截面的弯矩-曲率滞回曲线和骨架曲线,依照滞回规则,建立构件截面的弯矩-曲率Clough三线型退化恢复力模型。
研究表明,此类钢筋混凝土空心桥墩抗震性能良好,各特性参数对其抗震性能均产生不同程度的影响。本文的试验研究成果可供实际工程作为参考。