空心薄壁墩桥梁工程论文

小伙伴们反映都在为论文烦恼，小编为大家精选了《空心薄壁墩桥梁工程论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。摘要：为了有效提高公路桥梁项目工程建设施工质量效率和安全性，需要对更加先进的施工技术进行有效应用。

空心薄壁墩桥梁工程论文 篇1：

宾鹤高速桥梁空心薄壁墩施工质量控制要点探讨

摘要：本文针对宾鹤高速新城特大桥桥梁空心薄壁墩现场施工质量控制展开分析，通过研究桥梁空心薄壁墩施工期间，在施工准备环节、承台凿毛环节、测量放样环节、钢筋安装环节、模板安装环节、混凝土浇筑环节、墩身参数控制环节、工缝处理环节的质量控制要点，其目的在于加快桥梁空心薄壁墩施工进度，提高工程项目的施工效果。

关键词：桥梁空心薄壁墩;承台凿毛环节;施工质量

在桥梁工程施工过程中，空心薄壁墩技术有着良好的推广价值，其不仅可以降低结构整体自重，而且能够提高结构稳固性与耐用性。在技术的具体实践中，需要做好各环节施工质量控制工作，以此来提高空心薄壁高墩的成型质量，延长桥梁工程的使用寿命。

1桥梁空心薄壁墩相关内容概述

在桥梁空心薄壁墩应用过程中，其施工过程将细化为以下两个阶段：第一，在施工前期要在混凝土垫层上进行放样，要画出预埋钢筋的轮廓线，为接下来的施工做好准备。钢筋捆扎完成以后在钢筋骨架的上面用螺纹钢焊出来薄壁墩的整体的钢筋骨架，钢筋骨架要和画出来的轮廓线重合。薄壁墩的钢筋绑扎，为了保证钢筋骨架不会在重力的作用下形变，柱钢筋要插到垫层上，要加强承台和骨架的刚度，第一段钢筋按照国际标准预埋，顶部不能超过主筋的一半，在钢筋上顺着薄壁墩外面焊接薄壁墩的定位钢筋。第二，要浇筑空心箱第二层模板，拆除模板对拉螺栓，焊接定位钢筋模板贴近定位钢筋，在模板内侧打上支撑，模板安装完成以后，安装外模板正面吊装一层模板，模板用螺栓连接。

2桥梁空心薄壁墩施工质量控制要点

2.1施工准备环节

在工艺施工准备环节，其需着重关注的质量要点如下：第一，材料质量控制，基于建筑现场实际情况、设计文件、建筑规范来拟定可靠的材料采购计划，计划中会细化采购内容、采购量、材料级配要求、粒度要求等，确保采购材料质量合规性，搭配着进场质量检查制度、材料抽检制度、材料临检制度，确保施工全过程材料质量合规性。第二，人员质量控制，基于信息技术搭建综合评价体系，筛选综合实力强的施工团队，并在施工前做好技术交底工作，使其可以熟知技术施工过程，减少人为因素对工程施工质量的影响性。

2.2承台凿毛环节

在桥梁工程施工过程中，所使用到的承台结构都是由钢筋混凝土构成，并且该结构会通过一次浇筑的方式进行施工。在承台凿毛环节中所需要注意的质量控制要点如下：第一，做好预埋过程质量监督，内容涉及到预埋深度、预埋位置、固定措施、保护措施等，同时也需要做好钢筋焊接质量控制，确保焊缝无气泡、遗漏、厚度过大等问题，以提升钢筋结构的稳固性。第二，在凿毛环节，也需要按要求提前清理表面杂物，部分浮灰会利用高压气枪将其清理干净，等待其露出混凝土后进行凿毛，凿毛深度、碎渣清理等内容都是该环节质量控制要点。所有内容都需要做好记录，为后续质量追溯管理提供参考。

2.3测量放样环节

进入到测量放样环节后，其质量控制要点如下：第一，做好仪器质量检查，放样时使用到的全站仪、GPS仪器、水准测量仪等设备，都需要做好质量检查，确定其精度满足要求后才可以进行使用。第二，放样过程控制，为确保放样结果的可靠性，需加建立闭合控制网来进行测量，以此来提高测量结果的精准度。同时需按要求检查轮廓线秒回情况，适当加快轮廓线模板，为模板工程施工提供便利。第三，放样结束后及时进行复核，做好控制点编号和标记，如利用醒目颜色涂料标记放样点，以确保放样结果的可靠性。

2.4钢筋安装环节

在钢筋安装环节中，其质量控制要点如下：第一，做好钢筋编制质量控制，期间也需要做好钢筋分类、钢筋存储、钢筋防腐等工作，确保所选择钢筋材料质量的合规性。第二，做好钢筋加工质量控制，所有加工过程都需要遵循设计图纸中的相关内容展开，同时做好钢筋加工参数控制，如钢筋加工弯曲度、焊接长度等内容的控制，确保所加工钢筋结构的合规性。第三，在钢筋安装环节，也需要做好相邻接头高差、箍筋位置、加固筋位置、绑扎过程等参数控制，如相邻接头高差需超过50cm，避免钢筋接头处于同一平面，受力时出现结构弯折的问题。

2.5模板安装环节

按要求进行模板安装时，其质量控制要点如下：第一，模板结构需按要求进行预安装处理，此过程中需做好模板尺寸、模板厚度、平整度、模板接缝平整度等参数的控制，待其满足质量要求后，会对其进行清洗，同时按要求做好抛光、脱模剂涂抹等工作，提升作业结果的可靠性。第二，按要求完成模板安装，期间也需要进行模板质量复检工作，一般情况下，需要将接缝高差控制在1mm以下，错台拼接縫高差也需要控制在2mm以下，确保模板工程安装结果的可靠性。第三，进行模板轴线质量检查，一般情况下，其偏差值需控制在10mm以下，对于不合格位置也需要及时做好返工，为后续浇筑活动的进行奠定基础。

2.6混凝土浇筑环节

进入到混凝土浇筑环节后，质量控制要点如下：第一，做好浇筑参数控制，内容涉及到浇筑速度、浇筑高度、浇筑顺序等，以浇筑高度为例，注浆高度离模板高度应控制在2.0m以内，如果超出此高度需借助导流槽来避免混凝土离析问题，以提高浇筑结果的可靠性。第二，做好振捣过程控制，其质量控制内容包括振捣速度、单次振捣时间、振捣位置、振捣器埋深等。而且也需要在现场准备竹板、钢筋等人工振捣材料，以弥补机械振捣无法全覆盖的不足，提高振捣结果的可靠性[1]。第三，按要求做好浇筑后养护工作，内容包括养护时间、洒水间隔、保温要求等，以此来提高养护结果的可靠性，确保空心薄壁墩浇筑质量。

2.7墩身参数控制环节

在墩身参数控制环节，质量控制要求如下：第一，做好垂直度参数控制，期间会使用水准仪、全站仪等设备，来对墩身的垂直度参数进行实时监督，对于发现的垂直度偏差也会采取相应措施进行修正。例如，对于模板超出预支高度的情况，会利用缝隙塞入钢板的方式来校正，以确保垂直度参数的稳定性。第二，做好墩身形状的控制工作，借助仪器设备做好模板对角线参数的控制工作，其误差值也需控制在0.5cm以下，确保墩身形状的合理性。同时也需要围绕墩身各方向设置监测仪器，对于其中出现偏差的位置，也会及时做出调整，以此来确保墩身参数的合规性[2]。

2.8工缝处理环节

对于结构施工期间存在的工缝，也需要做好质量管理，从实践情况来看，应注意以下内容：第一，按要求对于混凝土表面存在的杂物进行清理，如灰尘、水泥块等，随后利用清水冲洗干净，确保表面的整洁性。第二，对于表面进行凿毛处理，期间也需要及时用水清洗碎屑，确保冲洗结果的可靠性，而且也需要避免混凝土表面积水的问题。第三，利用水泥砂浆对于水平缝进行刷洗，最后再进行材料填充，以提高作业结果的可靠性。第四，在工程施工过程中，也需要做好工缝填充施工后的养护工作，借此来提高结构施工结果的完整性，提升桥梁结构的完整性[3]。

结束语

综上所述，在桥梁工程施工过程中，空心薄壁墩施工技术属于常用的施工工艺，通过梳理工艺应用期间各个环节需要注意的内容，不仅可以加快工程作业进度，而且可以提高结构耐久性和稳固性，满足桥梁工程耐久性、建设质量要求。

参考文献

[1]韩明涛，于海平，张建国.桥梁空心薄壁墩施工质量控制要点[J].四川建材，2020，46（11）：115+117.

[2]廖仲鸿，黄平.探讨桥梁空心薄壁墩高墩施工质量控制[J].居舍，2020（14）：136.

[3]王伟桢，张兴.空心薄壁墩桥梁施工安装质量控制措施[J].中国高新科技，2020（07）：99-100.

作者：史晓飞 张罡

空心薄壁墩桥梁工程论文 篇2：

关于薄壁空心墩液压滑模施工技术在公路桥梁工程中的应用

摘 要：为了有效提高公路桥梁项目工程建设施工质量效率和安全性，需要对更加先进的施工技术进行有效应用。本文有效结合我国某地区一处桥梁工程项目建设施工展开分析和研究，重点提出薄壁空心墩液压滑模施工技术，在公路桥梁项目工程建设施工当中的具体应用要点，充分发挥出该项施工技术的应用优势，提高桥梁工程建设施工效率和质量，同时也对后续相关桥梁项目工程的建设施工提出有效的参考。

关键词：公路桥梁;薄壁空心墩;液压滑模;应用

当前我国很多地区正在大力修建公路桥梁工程项目，通过公路桥梁项目工程建设施工，可以进一步推动当地区域的经济发展，以及提高人们的日常出行效率。尤其针对桥梁工程项目施工而言，经常会受到施工地质条件、施工环境以及各种施工技术等方面因素的干扰，对工程施工单位提出了更高的要求和标准。在桥梁工程项目建设施工当中，液压滑模施工技术在使用过程中具有多方面的应用优势。首先，该项技术在实际使用过程中，在工程正式开始施工之前，所使用的支撑杆和门架结构都经过了一系列建模和验算分析工作，有效保证桥梁结构的稳定性和安全性。与此同时，在工程施工当中通过采取全面封闭式防腐蚀处理工作，进一步提高整个桥梁工程的结构安全性。

1 工程概况

有效结合我国某地区一处桥梁工程项目建设施工展开分析和研究，本次桥梁工程项目主要是以左右分离式结构设计为主，其中桥梁上部结构构造设置出25 m×43 m的预应力混凝土T梁结构，下部结构使用的是重力是U型桥台结构。桥梁墩柱结构使用空心薄壁墩结构和双向支撑式实心墩结构。本次桥梁工程项目建设施工桥墩总数量30个，其中桥墩尺寸大小为6.0 m×2.5 m，实心墩总共有15个，同时桥墩结构设置出两道横隔板内倒角的施工尺寸规格为0.4 m×0.2 m，剩余部分均为变截面薄壁空心墩结构。

2 薄壁空心墩液压滑模施工技术要点

2.1 液压滑模构造

在液压滑模系统当中，主要是通过模板系统施工操作平台提升系统等各个环节所构成，其中提升系统主要包含液压控制系统、支撑杆结构油路以及液压千斤顶等相关设备。通过建立起施工操作平台，主要是用来放置液压滑模施工中的各种设备材料，同时帮助模板材料进行移动，有效保证混凝土浇筑施工和钢筋绑扎施工的顺利进行。在此施工过程中工程施工现场工作人员，需要有效保证操作平台结构的安全性和稳定性，避免出现意外安全事故。模板系统通常情况下用于保证混凝土的成型和材料凝固，可以有效承受外部施工所产生的冲击力和预应力作用，提高整个系统运行工作的安全性和稳定性。在液压滑模施工过程中主要使用的是钢板材料，本次项目工程施工当中所采用的钢板材料厚度规格范围在1.8 mm～2.5 mm之间[1]。

2.2 液压滑模安装施工

首先，需要有效完成混凝土材料的拌合工作，然后需要根据项目工程的施工进度情况，通过使用混凝土运输车辆，将材料直接输送到施工现场，并且进行混凝土浇筑施工。在混凝土灌注施工中使用的是对称混凝土浇筑施工方法，需要对混凝土材料的灌注施工速度进行有效控制，如果材料的灌注施工速率過快，很容易对模板材料造成比较严重的冲击和影响。因此，在本次桥梁项目工程施工过程中，针对混凝土浇筑施工环节，采用的是分层次浇筑施工方法，分层浇筑施工厚度控制在25 cm上下，混凝土材料凝固之后的强度大小，通常情况下会直接受到工程施工环境以及液压滑模强度等方面因素的影响，混凝土坍落度大小需要控制在10 mm～

29 mm范围之内，如图1：

2.3 液压滑模提升施工过程

在初滑工作完成之后，可以进行后续的模板提升施工作业，需要将混凝土材料的浇筑施工高度保证在25 cm左右。与此同时，在滑模高度的提升工作当中，每一次提升高度需要小于25 cm，并且需要进一步提高混凝土材料的升高速率。相关工程施工人员需要通过使用支撑杆位置的千斤顶，对液压滑模以及混凝土材料进行匀速提升，随着滑模的提升方向移动，在混凝土材料浇筑施工完成之后，混凝土材料会和内模与外模之间产生比较频繁的摩擦作用，进而会造成混凝土材料表面出现比较粗糙等情况，严重的情况下还会出现比较明显的划痕。对此，在混凝土模板提升工作完成之后，需要通过使用混凝土浆液材料，对混凝土结构展开二次收紧和压光施工处理[2]。

2.4 混凝土材料配合比设计工作

在本次桥梁工程项目建设施工过程中，墩台结构为实心墩结构与薄壁空心墩结构所构成，外壁厚度范围在55 cm～80 cm之间，并且在施工当中对于混凝土材料的和易性要求标准相对较高。石子材料使用的是0.8 cm～3.5 cm的碎石材料，并且材料的探路度需要控制在5.0 cm～7.5 cm范围之内，并且为了有效保证混凝土材料外部的平整性和光滑程度，原材料当中不能加入减水剂。在进行滑模施工当中，混凝土施工材料的强度等级需要控制在0.2 MPa～0.6 MPa之间，以此来有效保证模板提升工作的顺利进行，如果混凝土强度相对较高经常会出现混凝土和模板之间产生比较严重的粘接情况，进而影响到整个模板的发生，甚至会产施工模板出现开裂以及破碎等问题。在翻模施工当中需要对拆模的工作时间进行有效控制，本次项目工程拆模时间安排在混凝土材料完全凝结之后，对混凝土材料的强度情况进行有效判断，在拆模工作当中需要进一步控制混凝土材料外部的粘模位置不会产生缺损问题[3]。

3 液压滑模施工技术质量控制工作策略

3.1 材料质量控制

在本次桥梁工程项目施工过程中，滑模施工采用的是半干硬低流动的混凝土材料，同时混凝土材料的和易性效果必须要达到标准的设计规范要求，同时不会产生明显的材料离析以及材料溺水等各种问题。混凝土材料的坍落度范围需要保证在2.5 cm～5.5 cm范围之内，混凝土材料的出模强度大小，直接受到混凝土材料的配合比参数的影响，如果混凝土材料的强度过低，则很容易造成混凝土材料出现坍塌问题，进而无法承受混凝土材料的自重大小。而混凝土强度过大则容易产生混凝土结构和模板之间形成比较严重的粘接情况，整个模板的滑升工作难度进一步加大。在本次项目工程施工过程中，混凝土材料的出模强度大小范围控制在0.25 MP～0.35 MP

之间，同时混凝土材料的出名时间保证在1.5 h左右，混凝土材料的凝固时间控制在5 h～7 h范围之内。如果在混凝土项目工程施工当中，如果混凝土材料凝结硬化速率减缓，会直接影响到整个混凝土的滑升速度。因此，必须要根据项目工程的施工环境、施工温度以及水泥材料型号等，向混凝土材料当中加入一定量的早强剂，或者是速凝剂材料来进行调整。

3.2 提升架的安装质量控制

在提升架的安装使用过程中，必须要基于实际的施工操作平台和相关施工要求，对提升架的安装升高度进行进一步确认，同时需要有效保证安装中心环梁结构和辐射梁结构质量和稳定性要求。在围圈安装施工当中，必须要根据桥梁项目工程的整体结构构成情况，对围圈的安装施工位置进行有效调整，同时还需要进一步保证围圈的倾斜角度大小符合项目工程的建设施工要求与标准。在钢筋绑扎施工作业过程中，需要充分保证提升架下方的垂直度大小，并且需要对钢筋材料的预留孔洞数量，以及钢筋材料的施工尺寸大小进行进一步确认，需要保证框架轨道的安装施工位置。根据实际工程项目施工的具体条件，对滑升轨道位置进行有效调整，进一步提高液压滑模施工质量和稳定性。除此之外，相关工程施工人员必须要严格参照事先设定好的标准、施工工艺流程和施工顺序对模板材料进行安装，同时对于施工操作平台、角模支架结构、铺板结构等进行有效控制，充分满足上述工程项目建设施工要求和标准，有效保证液压滑模和桥梁工程项目的建设施工质量[4]。

4 结论

综上，液压滑模施工技术在施工当中，混凝土灌注施工作业需要保证连续进行，可以进一步提高混凝土基础结构的整体性和稳定性，前期的工程施工经济成本投入量相对较低，对于各种资源的消耗量较少，对施工环境的污染程度较低，因此受到了各大公路桥梁项目工程建设施工单位的广泛应用。

参考文献：

[1]王科.桥梁工程项目中的薄壁空心墩液压滑模施工技术[J].四川建材，2020，46（2）：125-126.

[2]吴鸿飞.液压滑模施工技术在桥梁工程中的应用[J].交通世界，2019（10）：102-103.

[3]陆治业.翻模技術在公路桥梁高墩施工中的应用探讨[J].西部交通科技，2018（9）：125-129+143.

[4]徐绍龙.高速公路桥梁空心墩施工技术探讨[J].黑龙江交通科技，2017，40（4）：129+131.

作者：陈俊峰

空心薄壁墩桥梁工程论文 篇3：

矩形空心墩变形能力及塑性铰区约束箍筋用量

作者简介：孙治国（1980），男，博士生，主要从事桥梁与结构工程抗震研究，(Email)szg_1999_1999@163.com。

王东升（通信作者），男，教授，博士生导师，(Email)dswang@dlmu.edu.cn。摘要：为研究空心截面桥墩的变形能力和塑性铰区约束箍筋用量，整理了71个矩形空心墩的抗震拟静力试验数据，总结了不同破坏形态下空心墩的变形能力和现有规范对保证空心墩延性抗震能力的可靠性，基于多元线性回归分析和相关分析讨论了影响空心墩变形能力的主要因素，基于Caltrans规范给出了矩形空心墩塑性铰区约束箍筋用量计算公式。研究发现：Caltrans规范和ACI规范对保证矩形空心墩的弯曲破坏形态和延性变形能力具有较高的可靠性，中国JTG/T B02-01—2008规范偏于不安全。矩形空心墩变形能力主要与塑性铰区配箍、纵筋配筋、壁厚和轴压比等因素有关，随箍筋、纵筋配筋和壁厚增加而增加，随轴压比增加而减少。

关键词：混凝土桥梁；钢筋混凝土矩形空心墩；变形；约束箍筋；延性；极限位移角

Deformation Capacity and Amount of Confining Reinforcement in

Potential Plastic Hinge Regions of Rectangular Hollow Bridge Piers

SUN Zhiguo1, WANG Dongsheng1, GUO Xun2, LIANG Yongduo2

(1. Institute of Road and Bridge Engineering, Dalian Maritime University, Dalian 116026, Liaoning, P. R. China;

2. Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration, Harbin 150080, P. R. China)

Key words:concrete bridges; reinforced concrete rectangular hollow bridge piers; deformation; confining reinforcement; ductility; ultimate drift ratio

中国已建和在建的众多大型桥梁工程中，空心截面桥墩占有相当大的比重，且较多位于高地震烈度区［13］，而目前尚缺乏桥梁高墩(空心墩)的震害经验，对其抗震能力认识不足，开展空心墩抗震性能的研究，对保证交通生命线安全，具有极为重要的意义。

钢筋混凝土空心墩抗震性能研究的开创性工作是由著名结构抗震专家Park等［4］在新西兰领导完成的，他们通过4个矩形空心墩的抗震拟静力试验，发现塑性铰区配箍满足Caltrans规范［5］要求的试件表现出良好的延性和耗能能力［6］。Pinto等［7］、Calvi等［8］、Delgado等［9］以欧洲典型的未经抗震设计桥梁为原型，进行了一系列空心墩的抗震试验，旨在研究旧有桥梁的抗震薄弱环节，探讨空心墩抗震数值分析技术及抗震加固策略。日本学者Takahashi等［10］通过矩形空心墩的抗震试验，强调了空心墩的抗剪薄弱性和合理估计其剪切变形的重要性。中国台湾学者和美国学者结合岛内高速铁路计划，对空心墩的抗震能力进行了系统研究［1116］。与此同时，中国宋晓东［17］、刘林［18］、郝文秀等［19］、崔海琴等［2021］、宗周红等［22］、孙治国等［23］也进行了一系列的空心墩抗震试验研究。〖=D(〗孙治国，等：矩形空心墩变形能力及塑性铰区约束箍筋用量〖=〗

现代桥梁抗震设计思想允许结构在强震下发生弹塑性变形以减少其承受的地震力，准确把握地震作用下桥墩的侧向变形能力是实现基于性能/位移抗震设计思想的重要前提［2425］。而目前对空心墩变形能力及保证措施的研究较少，主要桥梁抗震规范对空心墩的抗震设计主要源于对实心桥墩的研究，对空心墩并无特殊规定，并由此造成了空心墩延性抗震设计的盲目性。本文在广泛总结矩形空心墩抗震试验结果的基础上，分析了不同破坏形态下矩形空心墩的变形能力及主要影响因素，讨论了现有规范对保证空心墩延性抗震能力的可靠性，最后基于Caltrans规范给出了不同极限位移角下矩形空心墩塑性铰区约束箍筋用量设计公式。1空心墩抗震拟静力试验数据整理及空心墩破坏模式分析1.1空心墩抗震拟静力试验数据整理

收集整理了已完成的71个矩形空心墩抗震拟静力试验数据，主要包括Mander在新西兰进行的空心墩抗震试验［4］，欧洲学者Pinto［7］、Calvi等［8］、Delgado等［9,26］、Faria等［27］，日本学者Takahashi等［10］、Kawashima等［2829］进行的空心墩试验数据，中国台湾学者与美国学者针对台湾高速铁路计划进行的空心桥墩抗震拟静力试验［1116］，以及同济大学宋晓东［17］、长安大学崔海琴等［2021］和中国地震局工程力学研究所孙治国等［23］进行的试验数据。

71个矩形空心墩试件中，按破坏形态划分，包括42个弯曲破坏、20个弯剪破坏和9个剪切破坏试件。图1为71个空心墩试件的参数范围，可以看出，试件混凝土抗压强度fc在20～70 MPa之间，平均为34.2 MPa，箍筋屈服强度fyt在285～700 MPa之间，平均为415 MPa，纵筋屈服强度fy在270～560 MPa之间，平均为428 MPa，试件体积配箍率(扣除空心部分)为0～6.02%，平均为1.21%，纵筋配筋率ρt(扣除空心部分)范围为0.35%～2.53%，平均为1.74%，试件轴压比ηk在0～0.5之间，平均为0.12，试件剪跨比λ范围为1.75～8.0，平均为39，空心墩壁厚比c（定义为加载方向壁厚t与1/2截面宽度的比值）范围为0.14～0.64，平均为0.42。选择的试验数据具有较好的代表性。

1.2不同破坏形态下空心墩的变形能力

定义空心墩试件顶端极限位移Δμ与墩高L的比值为极限位移角DR，极限位移Δμ与屈服位移Δy之比为位移延性系数μΔ。图2列出了不同破坏形态时空心墩试件的变形能力分布情况，可以看出，随试件由弯曲－弯剪－剪切破坏形态的变化，空心墩试件变形能力呈递减趋势。弯曲破坏试件的极限位移角DR在1.9%～6.5%之间，平均为3.8%，位移延性系数μΔ在3.4～10.3之间，平均为6.04；弯剪破坏空心墩试件DR在1.3%～4.8%之间，平均为30%，位移延性系数μΔ在2.5～6.0之间，平均为3.7；剪切破坏空心墩试件DR在1.3%～2.4%之间，平均为18%，位移延性系数μΔ在1.9～4.3之间，平均值为33。2现行抗震规范关于桥墩约束箍筋用量的可靠性评价2.1抗震规范规定的桥墩塑性铰区约束箍筋用量

塑性铰区约束箍筋用量对保证桥墩的弯曲破坏形态和延性变形能力具有重要意义，而目前各主要桥梁抗震设计规范对桥墩塑性铰区的箍筋用量的规定主要来源于对实心桥墩的研究，对空心墩并无特殊规定。Priestley等［6］早期在新西兰领导的空心墩拟静力试验结果表明，塑性铰区配箍满足Caltrans规范［5］的矩形空心墩表现出良好的延性抗震能力，《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01—2008)［30］则规定空心墩塑性铰约束箍筋用量仍按照实心桥墩要求进行设计。本文基于试验结果对各规范的适用性进行评价。图1空心墩试验数据分布

图2不同破坏形态下空心墩试件的变形能力

1）美国Caltrans 规范［5］要求的桥墩塑性铰区最低约束箍筋用量对矩形截面桥墩，取式(1)、(2)中的大值。

Ash=0.30shcf′cfyt(AgAc－1)(0.5+1.25Pf′cAg)(1）

Ash=0.12shcf′cfyt(0.5+1.25Pf′cAg)(2)

且按式(1)、(2)计算的配箍应满足式(3)，

Ash≥0.30shcf′cfytAgAc－1(3)

式中，Ash为s范围内计算截面上的箍筋面积，hc为最外侧箍筋之间的距离，s为箍筋间距，Ag为桥墩截面面积，Ac为从箍筋外缘计算的桥墩核心面积，P为轴力。

2）美国ACI 318-08规范［31］要求

对矩形截面柱，取式(4)、(5)中的大值。

Ash=0.3shcf′cfytAgAc－1(4)

Ash=0.09shcf′cfyt(5)

3）《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01—2008)［30］要求的塑性铰区约束箍筋用量

矩形截面墩见式(6)。

Ash/(shc)=［0.1ηk+4.17(ηk－0.1)(ρt－001)+002］f′cfyt≥0.004(6)

需要说明的是，由于空心墩截面一般较大，混凝土保护层对塑性铰区约束箍筋用量的影响较小，因此对于Caltrans规范或ACI规范来讲，决定配箍的一般为式(2)与式(5)。

2.2各规范的可靠性评价

图3列出了空心墩配箍与各规范的比值及各试件的破坏形态和变形能力，若以3%极限位移角或位移延性系数超过4.0作为空心墩延性的评价指标，可以将图3中的试件划分为4个分区，其中A区中，配箍不满足规范要求而极限位移角大于3.0%或位移延性系数大于4.0，表示规范的保守性，而B区中配箍满足规范要求而极限位移角小于3.0%或位移延性系数小于4.0，表示规范的不安全性。总体来看，Caltrans规范和ACI规范对保证空心墩的弯曲破坏形态和变形能力具有较高的可靠性，配箍满足Caltrans规范或ACI规范要求的空心墩试件中，仅有个别试件发生弯剪破坏或剪切破坏，且试件的极限位移角和位移延性系数基本能满足延性抗震要求。相比之下，中国《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01—2008)对保证空心墩延性抗震能力可靠性偏低，有较多试件发生弯剪破坏且极限位移角小于3%。但若以2%极限位移角或位移延性系数超过3.0作为空心墩变形要求，则各规范均能对空心墩变形能力提供有效保证。

图3现行抗震规范对保证空心墩延性的可靠性3矩形空心墩变形能力的影响因素分析

空心墩变形能力的影响因素较为复杂，大量研究结果形成的一个基本共识为：空心墩延性抗震能力随轴压比增加而降低，随塑性铰区约束箍筋用量增加而增加，这与实心桥墩相比并无特殊之处。对其它影响因素，宋晓东［17］的拟静力试验结果表明，增加壁厚可有效提高空心墩的耗能能力和位移延性能力，而Sheikh等［32］通过对空心墩截面的曲率分析却发现，壁厚大小对空心墩延性几乎没有影响。本文基于多元线性回归分析和相关分析研究各因素对空心墩变形能力的影响。

3.1矩形空心墩变形能力的多元线性回归分析

回归公式见式(7)，

DR=α1ρshfytf′c+α2ρtm+α3ηk+α4λ+α5c+α6(7)

式中：加载方向力学含箍率ρshfytf′c表示空心墩塑性铰区约束箍筋用量的影响；ρsh为加载方向体积配箍率(扣除空心部分)；ρtm=ρtfy0.85f′c，表示纵筋对空心墩变形能力的影响；α1,α2,…,α6分别为回归系数。

利用71个空心墩试验结果进行回归分析，结果见式(8)。

DR=14.1ρshfytf′c+2.59ρtm－6.78ηk－01λ+6.05c+0.33(8)

利用42个弯曲破坏试件进行回归分析，结果见式(9)。

DR=10.64ρshfytf′c+5.11ρtm－6.52ηk－01λ+3.9c+1.08(9)

式(8)与式(9)表明，尽管空心墩试件表现出不同的破坏形态，但各因素对其侧向变形能力的影响规律是一致的，即矩形空心墩侧向变形能力随加载方向力学含箍率、纵筋配筋和壁厚增加而增加，随轴压比和剪跨比增加而减少。

3.2矩形空心墩变形能力影响因素的相关分析

相关分析用以研究变量之间的联系程度，可定量描述2个变量之间的线性相关程度和相关方向。当相关系数r>0时，2个变量为正相关；当r<0时，为负相关；一般︱r︱<0.3时，视为微弱相关；当03≤︱r︱<0.5时，为低度相关；当0.5≤︱r︱<0.8时，为显著相关；当︱r︱≥0.8时，为极显著相关。对71个空心墩试件和42个弯曲破坏空心墩试件，分别进行各影响因素与试件极限位移角间的双变量Pearson相关分析和偏相关分析，结果如表1～4所示。

从表1可以看出，矩形空心墩变形能力主要与壁厚比c和加载方向力学含箍率ρshfytf′c相关，Pearson相关系数分别为0.505和0.477。从表2看出，矩形空心墩变形能力主要与加载方向力学含箍率ρshfytf′c、壁厚比c和轴压比ηk相关，偏相关系数分别为0.686、0.618和-0.543。从表3看出，弯曲破坏矩形空心墩变形能力主要与纵筋配筋ρtm、加载方向力学含箍率ρshfytf′c和轴压比ηk相关，Pearson相关系数分别为0.592、0.506和-0.410。从表4发现，弯曲破坏矩形空心墩变形能力主要与加载方向力学含箍率ρshfytf′c相关，偏相关系数为0.606。结合表1～4的数据分析，可认为空心墩变形能力主要随加载方向力学含箍率、纵筋配筋和壁厚增加而增加，随轴压比增加而减少。对剪跨比的影响，各相关分析结果表示为微弱相关，可忽略不计。对比回归公式(8)和(9)中剪跨比的回归系数本身较小(均为01)，可认为剪跨比对矩形空心墩变形能力的影响可忽略。

对比表1与表2，表3与表4，Pearson相关分析与偏相关分析结果之间存在一定差异，这主要是由于多变量中重叠信息的交叉影响的结果。表1影响因素与极限位移角间的Pearson相关系数

（所有试件）

变量Pearson相关性显著性（双侧）自由度ρshfytf′c0.477**0.00071ρtm0.281*0.01871ηk-0.277*0.01971λ0.1260.29771c0.505**0.00071*表示在0.05水平（双侧）上显著相关。

**表示在0.01水平（双侧）上显著相关。表2影响因素与极限位移角间的偏相关系数（所有试件）

变量相关性显著性（双侧）自由度ρshfytf′c0.6860.00065ρtm0.2820.02165ηk-0.543065λ-0.1590.19865c0.6180.00065表3影响因素与极限位移角间的Pearson相关系数

（弯曲破坏试件）

变量Pearson相关性显著性（双侧）自由度ρshfytf′c0.506**0.00142ρtm0.592**0.00042ηk-0.410**0.00742λ-0.1980.20842c0.322*0.03742*表示在0.05水平（双侧）上显著相关。

**表示在0.01水平（双侧）上显著相关。表4影响因素与极限位移角间的偏相关系数

（弯曲破坏试件）

变量相关性显著性（双侧）自由度ρshfytf′c0.6060.00036ρtm0.4370.00636ηk-0.490.00236λ-0.1710.30536c0.4840.002364矩形空心墩塑性铰区约束箍筋用量

4.1建议公式的提出

对桥墩塑性铰区的最低约束箍筋用量，《公路工程抗震设计规范》(JTG 044—89)［33］规定为0003，汶川地震后颁布的《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01—2008)规定为0.004，图4列出了发生弯曲破坏的42个矩形空心墩加载方向配箍率的分布情况，可以看出，大多数弯曲破坏试件加载方向的配箍率在0000～0.012之间，且有较多配箍率小于0003的空心墩试件仍发生了弯曲破坏，进一步结合对空心墩变形能力的研究，可认为以0.003作为矩形空心墩加载方向最低配箍率要求是能够保证桥墩2%极限位移角变形能力的。

图4弯曲破坏矩形空心墩加载方向配箍率

当以3.0%极限位移角作为空心墩延性抗震设计目标时，根据本文研究，可直接借助Caltrans规范，即本文式(2)进行设计。

4.2建议公式的验证

图3(a)与图3(b)充分证实了Caltrans规范对保证矩形空心墩3%极限位移角变形能力的可靠性。这里主要验证以0.003作为配箍要求时，保证矩形空心墩2%极限位移角变形能力的可靠性。同样利用整理的71个矩形空心墩试验数据进行验证。图5为试验结果与0.003配箍要求的对比情况，可以看出，配箍满足0.003要求的空心墩试件，尽管有部分试件发生弯剪或剪切破坏，但极限位移角基本在2％以上，位移延性系数基本在3.0以上。

图5建议公式的验证

5结语

1）整理了71个矩形空心墩的拟静力试验结果，分析了不同破坏形态下空心墩的变形能力及主要影响因素，讨论了现有规范对保证空心墩延性抗震能力的可靠性，最后分别以2%和3%极限位移角为延性目标，基于Caltrans规范给出了矩形空心墩塑性铰区约束箍筋用量设计公式，可用于不同设防目标下空心墩的抗震设计。

2）随试件由弯曲－弯剪－剪切破坏形态的变化，空心墩试件变形能力呈递减趋势。弯曲破坏试件的极限位移角在1.9%～6.5%之间，平均为38%，位移延性系数μΔ在34～10.3之间，平均为6.04；弯剪破坏空心墩试件DR在1.3%～4.8%之间，平均为3.0%，位移延性系数μΔ在2.5～6.0之间，平均为3.7；剪切破坏空心墩试件DR在1.3%～2.4%之间，平均为1.8%，位移延性系数μΔ在19～4.3之间，平均值为3.3。

3）Caltrans规范和ACI规范对保证矩形空心墩的弯曲破坏形态和延性变形能力具有较高的可靠性，中国JTG/T B02-01—2008规范可靠性偏低。矩形空心墩变形能力主要与塑性铰区配箍、纵筋配筋、壁厚、轴压比等因素有关，随配箍率、纵筋配筋率和壁厚比增加而增加，随轴压比增加而减少。

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（编辑胡英奎）

作者：孙治国 王东升 郭迅 梁永朵