目前,我国已有铁路线和在建铁路线上大量使用铁路重力式桥墩。针对铁路重力式桥墩开展抗震设计方法研究是当前的研究热点和重要方向。铁路重力式桥墩配筋率不足0.5%,它们的抗震性能与配有足够纵筋的钢筋混凝土桥墩可能有所不同,值得进行深入研究。本文研究可为地震区铁路少筋混凝土重力式桥墩的精确分析、合理设计提供理论基础。本文对铁路重力式桥墩开展拟静力试验,结合数值模拟,研究了不同纵筋率和轴压比参数下,铁路重力式桥墩的抗震性能。本文的研究是在国家自然科学基金(51768036)的资助下完成的,其主要研究工作如下:(1)以墩高10m的铁路简支梁重力式桥墩为原型,设计出4个相似比为1/8的缩尺模型,模型纵筋率分别为0.2%和0.5%,轴压比分别为0.04和0.06。制定了桥墩模型拟静力试验方案,包括墩顶轴压力和墩顶水平荷载加载方案,墩顶水平力、水平位移数据采集方案和试验流程。然后制作了模型并进行养护,模型达到预定养护期限后开展试验。(2)在试验中,分别采集了不同纵筋率和不同轴压比模型的试验数据,并记录试验现象。根据试验现象和数据分析了模型的破坏现象、抗震能力随着纵筋率和轴压比的变化规律。总结了铁路重力式桥墩的破坏特点、抗震性能、延性抗震验算指标及实用抗震措施。结果表明,桥墩模型随着纵筋率的增加,其破坏形式由脆性弯曲型破坏变化为具有一定延性特点的弯曲型破坏。表现为墩底塑性变形区长度增加,墩身开裂高度增加。对于铁路重力式桥墩,配筋率和轴压比变化对其抗震性能均有影响,配筋率提高,对其抗震性能提高更明显。提高纵筋率,桥墩模型的水平承载力、抗侧力刚度、位移延性系数、耗能能力均有明显提高,残余位移指数明显降低。增加轴压比,仅对模型的水平承载力和抗侧力刚度有一定贡献。0.2%纵筋率桥墩容许位移延性系数取4,0.5%纵筋率的桥墩建议取容许位移延性系数为4.8,0.2%和0.5%之间的纵筋率桥墩容许位移延性系数可以在0.2%纵筋率和0.5%纵筋率桥墩的容许位移延性系数之间插值。(3)基于OpenSEES有限元软件,采用纤维梁柱单元,建立了铁路重力式桥墩模型的数值模型。将试验值与模拟值进行对比分析,结果表明数值模型可以正确模拟模型的位移延性和水平承载力。在此基础上,采用正确的有限元模型,对铁路重力式桥墩模型进行了纵筋率和剪跨比两项参数分析。结果表明,增加模型的纵筋率,位移延性系数和水平承载力均有提高,对桥墩抗震有利。但过高的纵筋率对提高桥墩抗震性能作用不大。剪跨比≥3的桥墩模型有延性破坏的特点,适当增加剪跨比有利于延性抗震。但剪跨比大于4时,桥墩水平承载力下降较大且位移延性系数增加不突出。