铁路圆端空心墩抗震延性的拟静力试验研究

为研究高烈度地区铁路圆端空心墩的延性抗震性能,对5个1:6缩尺模型进行了低周往复加载试验,分析了圆端空心墩损伤行为和塑性铰演化机理,探讨了不同设计参数桥墩的滞回性能、位移延性、强度/刚度及等效阻尼比等。结合损伤状态,基于位移延性对圆端空心墩抗震性能目标进行量化,并通过回归分析建立了强度/刚度退化与圆端空心墩性能目标的联系。鉴于已有模型不能很好估算圆端空心墩等效阻尼比,给出了基于试验数据的等效阻尼比公式。试验及分析结果表明:桥墩由于墩底倒角处混凝土压溃剥落、钢筋屈曲或拉断而发生弯曲破坏,墩身弯曲裂缝范围约占墩高的0.61~0.75;墩底实心段、倒角过渡段和墩身变截面的共同影响使得塑性铰区延长并整体上移;随着配箍率增加,桥墩延性有较大提升;在一定范围内增大轴压比可以提高桥墩抗弯能力,但过大的轴压会使墩底混凝土提前压溃而降低延性性能;在现行铁路规范允许位移延性比4.8下桥墩处于中等损伤状态,表明按规范设计的桥墩具有较好的抗震安全性。

铁路圆端空心墩等效塑性铰长度试验研究

等效塑性铰长度通常用于估算桥墩顶部的位移能力,是空心墩抗震性能分析的重要指标之一。鉴于目前塑性铰长度公式大多源于实心构件的试验和理论成果,铁路圆端空心墩的塑性铰特性、现有计算模型的适用性等亟待深入研究。因此,对4个1/6缩尺的圆端空心墩模型进行拟静力加载,观测试件损伤演化历程,分析桥墩塑性铰和曲率分布特性,并比较既有塑性铰长度公式计算值与实测值。结果表明:最终墩身裂缝分布范围约占桥墩高度的2/3,塑性损伤主要集中在墩底空心墩倒角附近区域;由于墩底实心段、倒角过渡段和墩身变截面的影响,墩底塑性铰区相对延长并整体上移;Eurocode8模型计算结果与试验值最为接近,可用于估算铁路圆端空心墩等效塑性铰长度。

低配筋率铁路圆端空心墩延性抗震性能分析

为了研究铁路桥梁低配筋率桥墩的抗震性能,文章通过拟静力试验得到了相同轴压比、不同配箍率的3个铁路圆端空心墩的骨架曲线,为系统的研究不同纵向配筋率对桥墩抗震性能的影响规律,通过OpenSees软件建立桥墩的非线性有限元模型,并结合拟静力试验结果,验证有限元模型的合理性和正确性,进而进行纵向配筋率参数计算,分析了不同配箍率下3个铁路桥墩的延性性能随纵向配筋率变化的演化规律。研究结论:①低配箍率时,纵向配筋率的增加可以增强桥墩的侧向承载能力、极限位移能力,但会减小桥墩的位移延性性能;②配箍率的增加对桥墩极限承载能力影响不大,但是可以增强桥墩的滞回耗能和位移延性能力。③延性控制设计时,盲目的增加纵向钢筋反而会降低桥墩的延性性能。研究成果为评估该类桥墩的抗震性能,进行铁路空心桥墩抗震设计提供建设性的意见和建议。

铁路圆端空心墩拟静力试验研究

针对圆端空心桥墩进行拟静力试验有助于了解该类桥墩的地震损伤机理,丰富铁路空心墩的抗震构造设计,进而完善铁路抗震设计理论和方法。以配箍率和轴压比为设计参数,进行5个1/6缩尺比的铁路空心墩拟静力试验,通过试验观测详细描述桥墩加载过程中的裂缝开展及损伤行为,分析桥墩的损伤机理,阐释加载过程中滞回特性的变化规律及影响因素,基于骨架曲线得到构件的最大水平抗力和位移延性系数,同时研究设计参数对构件抗震性能的影响规律,并对圆端空心墩的抗震设计提出意见和建议。

圆端空心墩地震损伤评估及抗震性能目标研究

损伤评估方法是结构抗震性能研究的重要课题,也是确定结构抗震性能目标的基础。文章在系统梳理现有抗震评估方法的基础上,根据铁路圆端空心墩拟静力试验的实测滞回曲线,通过计算不同荷载等级下的损伤累积耗能和位移延性比,采用Park-Ang类损伤模型定量分析圆端空心墩的震损情况,结合实际桥墩加载过程中的损伤情况,对比研究了各损伤模型的优劣。基于曾华武模型建立了地震损伤水平与实测位移比的关系,实现了圆端空心墩抗震性能目标的量化。

断层破碎带铁路桥梁圆端型薄壁空心墩翻模施工

为探讨断层破碎带铁路桥梁工程圆端型薄壁空心墩翻模施工,结合砖房子双线特大桥6~21#墩区域实际情况,分析了断层破碎带圆端型薄壁空心墩翻模施工的要点及在具体施工中需要注意的问题。分析得到,在断层破碎带铁路桥梁工程施工中,科学合理地应用圆端型薄壁空心墩翻模施工技术,在墩顶段采取预制盖板进行封顶施工,可很好地提升施工速度和效率,对于圆端型薄壁空心墩墩身截面呈现出变坡型,需按照最高高度在模板中进行加工,根据墩身高度进行支立施工,可有效加快施工速度,保证施工质量,值得在类似工程中大量推广和应用。

铁路圆端空心高墩振动台模型试验研究

为研究不同水准地震下铁路圆端空心高墩震损模式和动力响应特征,以单线铁路40m圆端空心墩为研究对象,进行了3个1/6缩尺桥墩模型振动台试验,并与同类桥墩拟静力试验比较。结果表明:地震下桥墩损伤模式与拟静力结果存在显著差异,相同墩顶位移角下动力试件裂缝沿整个墩身分布,而拟静力试件裂缝主要集中在约2/3墩高范围内;振动台试件除在墩底倒角上缘附近形成明显塑性区域外,受高阶振型影响,墩身中上部仍出现较密集裂缝,为圆端空心高墩潜在塑性铰区;随着输入地震动PGA的增加,桥墩阻尼比、加速度、位移及应变响应增大,损伤累积导致自振频率和墩顶动力放大系数减小;桥墩在0.15g^0.2gPGA下开裂,0.45g^0.5g时首次屈服,0.55g^0.6g时进入等效屈服,最大工况0.8g或0.9gPGA下墩顶位移角为1.18%~1.48%,此时构件进入非线性状态;罕遇地震下试件DB-2(体积配箍率ρ_s=1.268%)抗震性能最优,试件DB-1(体积配箍率ρ_s=0.630%)次之,试件DB-3(体积配箍率ρ_s=0.270%)延性较差、易发生脆性破坏。

变截面圆端空心桥墩抗震性能目标及性能水准量化

基于结构性能的抗震设计理论已经被多个国家接受并列入规范中,这些规范对结构的抗震性能目标做出了定义及要求,但对其性能水准的量化尚处于研究阶段。多数研究针对实心墩或等截面桥墩,根据不同延性类别(位移延性、位移角延性及曲率延性等)提出不同的性能水准量化指标,但考虑因素较为单一(性能指标的表达式无法兼顾多种构件设计参数),对变截面圆端空心墩的适用性还有待验证。鉴于变截面圆端空心墩特殊的力学性能(由于墩底存在实心与空心过渡倒角段,导致其墩身曲率分布情况与常见规则桥墩不同,塑性铰的位置和长度可能发生变化,且结构偏柔,一阶振型质量参数系数较低等),基于OpenSees有限元软件,结合材料本构关系及构件承载力-位移曲线,针对该种结构提出了明确的性能水准的定义,并以自定义漂移率(可兼顾构件的位移、曲率、高度、剪跨比)作为性能指标。考虑多种常见桥墩设计参数及其变化范围,通过大量数值模拟结果的回归统计分析,给出该种桥墩在不同设计参数下不同性能水准的相关量化值,并以圆端空心墩拟静力试验结果进行对比分析验证。结果表明,提出的漂移率作为性能指标及其量化值具有一定的可靠性,可作为类似结构研究与计算的参考。

双线圆端形空心桥墩大型钢模板制作与应用

位于候(马北站)月(莲东站)线的西二标段管区内,有一座北卫沟大桥,全长124.79米,桥跨组合为1×24m+2×32m+1×24m,均为T型简支梁。最高墩达42m,谚墩身为圆端空心墩,直线部分宽度为b=3400mm,圆端形外半径R=2320mm,内半径R=1690mm;外壁坡度为75:1,内壁坡度为90:1(见图1),桥墩比较高,湿凝土的外表面积大。为了使其达到外表美观,模板的选用和设计则成了首要问题。

客运专线铁路双线圆端形空心桥墩施工技术

客运专线建设是实现我国铁路跨越式发展的需要,时速350km客运专线在我国尚没有成熟的经验,只有在施工过程中精心组织,仔细摸索,不断总结,才能提高施工质量。结合武汉天兴洲长江大桥北岸引桥客运专线铁路双线圆端形空心桥墩施工的工程实践,对客运专线铁路空心墩施工的方法、工艺过程及施工效果进行了介绍。

圆端形空心高墩程序在宜万铁路中的应用

通过圆端形空心高墩在宜万铁路中的应用,详细地介绍了铁路圆端形空心高墩的设计计算方法和计算程序的编制,并给出了空心高墩的程序设计流程图,得出了该圆端形空心高墩程序的应用能很好地提高设计效率,有很好的经济效益的结论。

圆端形变截面薄壁空心墩技术在新疆桥梁施工中的应用

结合精(河)伊(宁)霍(尔果斯)铁路敖包特大桥施工中采用圆端形变截面薄壁空心墩技术的成功实例,通过分析其技术特点,介绍薄壁空心桥墩爬模构造、施工工艺、施工操作重点和施工质量标准,并提出环境保护措施。该施工技术简单,施工机具、人员投入少,可缩短工期,质量安全有保障,对新疆后续铁路同类桥梁建设施工具有指导作用。

圆端形薄壁空心高墩施工质量控制

空心薄壁桥墩作为一种轻型桥墩普遍地运用于桥梁建设中,结合工程实例,对薄壁圆端形薄壁空心墩的模板制安及拆除、测量、混凝土外观质量等进行总结。

薄壁空心墩有效刚度试验研究

有效刚度是基于位移的抗震设计方法的重要参数,也是建立混凝土桥墩双折线模型和分析桥墩动力特性的物理基础,为快速评估混凝土桥墩的抗震性能提供了简化方法。鉴于圆端薄壁空心墩与矩形空心墩乃至实心墩的性能差异,现有文献和规范中存在大量基于实心墩试验的有效刚度计算公式,这些公式对圆端薄壁空心墩的适用性有待深入研究。通过5个圆端型薄壁空心墩拟静力试验,观测并分析轴压比、配箍率对圆端薄壁空心墩有效刚度的影响规律。基于国内外有效刚度计算公式与试验结果的对比分析,研究表明:圆端型薄壁空心墩有效刚度随轴压比、剪跨比增大而增大,配筋率、纵筋及混凝土强度等对其有一定影响;与现有成果相比,所提公式的计算效果更好,适于估算圆端型薄壁空心墩的有效刚度。

钢筋混凝土空心墩有效刚度试验研究

梳理既有桥墩有效刚度公式,结合 35 个矩形空心墩和 44 个方形实心墩试验数据探讨既有公式的合理性,发现既有公式对空心墩的适用性有待深入提高。为此,课题组基于拟静力试验,分析空心墩与实心墩有效刚度的差异性、影响因素及屈服位移三分量贡献率。以轴压比、剪跨比及fydb/(L√f'c)为控制参数,给出两类桥墩有效刚度的回归公式;并通过 5 个圆端型薄壁空心墩的拟静力试验结果,验证回归公式对薄壁空心墩的适用性。研究表明:相对于轴压比、剪跨比的影响,配筋率、纵筋及混凝土强度等对有效刚度影响不显著;有效刚度随轴压比、剪跨比的增大而显著增大,随参数(fydb/(L√f'c))的增大而减小;回归公式 I 适用于估算方形实心墩的有效刚度,回归公式 II 适用于估算矩形及圆端薄壁空心墩的有效刚度。

空心墩施工技术

高铁空心墩施工难度较实体墩较大，过程控制较为复杂，对模板漆的涂刷、模板安装、保护层及垫块扎丝、高性能混凝土质量控制及混凝土振捣要求的研究与质量控制是保证混凝土内实外美的保证，是保证京沪高铁项目创优的前提基础。通过对工序控制的研究及实践从而总结出空心墩施工达到高速铁路质量要求的施工方法和科学合理技术措施。

可调圆弧钢木组合悬臂模板在铁路高墩中的应用

铁路圆端形变截面高墩,因断面结构尺寸大,常规采用定型钢模施工,通用性不高,且模板费用一次摊销,成本较高,本文以可调圆弧悬臂钢木组合模板在衢宁铁路龙泉溪大桥高墩施工中的运用为实例,通过对可调圆弧悬臂模板组成、工艺流程、混凝土浇筑等方面的阐述和分析,总结和探讨可调圆弧悬臂模板在铁路桥墩中的运用技术。实践证明,可调半径圆弧模板通用性高,经济合理。