空心薄壁墩橋梁工程論文

小伙伴們反映都在為論文煩惱，小編為大家精選了《空心薄壁墩橋梁工程論文(精選3篇)》，希望對大家有所幫助。摘要：為了有效提高公路橋梁項目工程建設施工質量效率和安全性，需要對更加先進的施工技術進行有效應用。

空心薄壁墩橋梁工程論文 篇1：

賓鶴高速橋梁空心薄壁墩施工質量控制要點探討

摘要：本文針對賓鶴高速新城特大橋橋梁空心薄壁墩現場施工質量控制展開分析，通過研究橋梁空心薄壁墩施工期間，在施工準備環節、承臺鑿毛環節、測量放樣環節、鋼筋安裝環節、模板安裝環節、混凝土澆筑環節、墩身參數控制環節、工縫處理環節的質量控制要點，其目的在于加快橋梁空心薄壁墩施工進度，提高工程項目的施工效果。

關鍵詞：橋梁空心薄壁墩;承臺鑿毛環節;施工質量

在橋梁工程施工過程中，空心薄壁墩技術有著良好的推廣價值，其不僅可以降低結構整體自重，而且能夠提高結構穩固性與耐用性。在技術的具體實踐中，需要做好各環節施工質量控制工作，以此來提高空心薄壁高墩的成型質量，延長橋梁工程的使用壽命。

1橋梁空心薄壁墩相關內容概述

在橋梁空心薄壁墩應用過程中，其施工過程將細化為以下兩個階段：第一，在施工前期要在混凝土墊層上進行放樣，要畫出預埋鋼筋的輪廓線，為接下來的施工做好準備。鋼筋捆扎完成以后在鋼筋骨架的上面用螺紋鋼焊出來薄壁墩的整體的鋼筋骨架，鋼筋骨架要和畫出來的輪廓線重合。薄壁墩的鋼筋綁扎，為了保證鋼筋骨架不會在重力的作用下形變，柱鋼筋要插到墊層上，要加強承臺和骨架的剛度，第一段鋼筋按照國際標準預埋，頂部不能超過主筋的一半，在鋼筋上順著薄壁墩外面焊接薄壁墩的定位鋼筋。第二，要澆筑空心箱第二層模板，拆除模板對拉螺栓，焊接定位鋼筋模板貼近定位鋼筋，在模板內側打上支撐，模板安裝完成以后，安裝外模板正面吊裝一層模板，模板用螺栓連接。

2橋梁空心薄壁墩施工質量控制要點

2.1施工準備環節

在工藝施工準備環節，其需著重關注的質量要點如下：第一，材料質量控制，基于建筑現場實際情況、設計文件、建筑規范來擬定可靠的材料采購計劃，計劃中會細化采購內容、采購量、材料級配要求、粒度要求等，確保采購材料質量合規性，搭配著進場質量檢查制度、材料抽檢制度、材料臨檢制度，確保施工全過程材料質量合規性。第二，人員質量控制，基于信息技術搭建綜合評價體系，篩選綜合實力強的施工團隊，并在施工前做好技術交底工作，使其可以熟知技術施工過程，減少人為因素對工程施工質量的影響性。

2.2承臺鑿毛環節

在橋梁工程施工過程中，所使用到的承臺結構都是由鋼筋混凝土構成，并且該結構會通過一次澆筑的方式進行施工。在承臺鑿毛環節中所需要注意的質量控制要點如下：第一，做好預埋過程質量監督，內容涉及到預埋深度、預埋位置、固定措施、保護措施等，同時也需要做好鋼筋焊接質量控制，確保焊縫無氣泡、遺漏、厚度過大等問題，以提升鋼筋結構的穩固性。第二，在鑿毛環節，也需要按要求提前清理表面雜物，部分浮灰會利用高壓氣槍將其清理干凈，等待其露出混凝土后進行鑿毛，鑿毛深度、碎渣清理等內容都是該環節質量控制要點。所有內容都需要做好記錄，為后續質量追溯管理提供參考。

2.3測量放樣環節

進入到測量放樣環節后，其質量控制要點如下：第一，做好儀器質量檢查，放樣時使用到的全站儀、GPS儀器、水準測量儀等設備，都需要做好質量檢查，確定其精度滿足要求后才可以進行使用。第二，放樣過程控制，為確保放樣結果的可靠性，需加建立閉合控制網來進行測量，以此來提高測量結果的精準度。同時需按要求檢查輪廓線秒回情況，適當加快輪廓線模板，為模板工程施工提供便利。第三，放樣結束后及時進行復核，做好控制點編號和標記，如利用醒目顏色涂料標記放樣點，以確保放樣結果的可靠性。

2.4鋼筋安裝環節

在鋼筋安裝環節中，其質量控制要點如下：第一，做好鋼筋編制質量控制，期間也需要做好鋼筋分類、鋼筋存儲、鋼筋防腐等工作，確保所選擇鋼筋材料質量的合規性。第二，做好鋼筋加工質量控制，所有加工過程都需要遵循設計圖紙中的相關內容展開，同時做好鋼筋加工參數控制，如鋼筋加工彎曲度、焊接長度等內容的控制，確保所加工鋼筋結構的合規性。第三，在鋼筋安裝環節，也需要做好相鄰接頭高差、箍筋位置、加固筋位置、綁扎過程等參數控制，如相鄰接頭高差需超過50cm，避免鋼筋接頭處于同一平面，受力時出現結構彎折的問題。

2.5模板安裝環節

按要求進行模板安裝時，其質量控制要點如下：第一，模板結構需按要求進行預安裝處理，此過程中需做好模板尺寸、模板厚度、平整度、模板接縫平整度等參數的控制，待其滿足質量要求后，會對其進行清洗，同時按要求做好拋光、脫模劑涂抹等工作，提升作業結果的可靠性。第二，按要求完成模板安裝，期間也需要進行模板質量復檢工作，一般情況下，需要將接縫高差控制在1mm以下，錯臺拼接縫高差也需要控制在2mm以下，確保模板工程安裝結果的可靠性。第三，進行模板軸線質量檢查，一般情況下，其偏差值需控制在10mm以下，對于不合格位置也需要及時做好返工，為后續澆筑活動的進行奠定基礎。

2.6混凝土澆筑環節

進入到混凝土澆筑環節后，質量控制要點如下：第一，做好澆筑參數控制，內容涉及到澆筑速度、澆筑高度、澆筑順序等，以澆筑高度為例，注漿高度離模板高度應控制在2.0m以內，如果超出此高度需借助導流槽來避免混凝土離析問題，以提高澆筑結果的可靠性。第二，做好振搗過程控制，其質量控制內容包括振搗速度、單次振搗時間、振搗位置、振搗器埋深等。而且也需要在現場準備竹板、鋼筋等人工振搗材料，以彌補機械振搗無法全覆蓋的不足，提高振搗結果的可靠性[1]。第三，按要求做好澆筑后養護工作，內容包括養護時間、灑水間隔、保溫要求等，以此來提高養護結果的可靠性，確?？招谋”诙諠仓|量。

2.7墩身參數控制環節

在墩身參數控制環節，質量控制要求如下：第一，做好垂直度參數控制，期間會使用水準儀、全站儀等設備，來對墩身的垂直度參數進行實時監督，對于發現的垂直度偏差也會采取相應措施進行修正。例如，對于模板超出預支高度的情況，會利用縫隙塞入鋼板的方式來校正，以確保垂直度參數的穩定性。第二，做好墩身形狀的控制工作，借助儀器設備做好模板對角線參數的控制工作，其誤差值也需控制在0.5cm以下，確保墩身形狀的合理性。同時也需要圍繞墩身各方向設置監測儀器，對于其中出現偏差的位置，也會及時做出調整，以此來確保墩身參數的合規性[2]。

2.8工縫處理環節

對于結構施工期間存在的工縫，也需要做好質量管理，從實踐情況來看，應注意以下內容：第一，按要求對于混凝土表面存在的雜物進行清理，如灰塵、水泥塊等，隨后利用清水沖洗干凈，確保表面的整潔性。第二，對于表面進行鑿毛處理，期間也需要及時用水清洗碎屑，確保沖洗結果的可靠性，而且也需要避免混凝土表面積水的問題。第三，利用水泥砂漿對于水平縫進行刷洗，最后再進行材料填充，以提高作業結果的可靠性。第四，在工程施工過程中，也需要做好工縫填充施工后的養護工作，借此來提高結構施工結果的完整性，提升橋梁結構的完整性[3]。

結束語

綜上所述，在橋梁工程施工過程中，空心薄壁墩施工技術屬于常用的施工工藝，通過梳理工藝應用期間各個環節需要注意的內容，不僅可以加快工程作業進度，而且可以提高結構耐久性和穩固性，滿足橋梁工程耐久性、建設質量要求。

參考文獻

[1]韓明濤，于海平，張建國.橋梁空心薄壁墩施工質量控制要點[J].四川建材，2020，46（11）：115+117.

[2]廖仲鴻，黃平.探討橋梁空心薄壁墩高墩施工質量控制[J].居舍，2020（14）：136.

[3]王偉楨，張興.空心薄壁墩橋梁施工安裝質量控制措施[J].中國高新科技，2020（07）：99-100.

作者：史曉飛 張罡

空心薄壁墩橋梁工程論文 篇2：

關于薄壁空心墩液壓滑模施工技術在公路橋梁工程中的應用

摘 要：為了有效提高公路橋梁項目工程建設施工質量效率和安全性，需要對更加先進的施工技術進行有效應用。本文有效結合我國某地區一處橋梁工程項目建設施工展開分析和研究，重點提出薄壁空心墩液壓滑模施工技術，在公路橋梁項目工程建設施工當中的具體應用要點，充分發揮出該項施工技術的應用優勢，提高橋梁工程建設施工效率和質量，同時也對后續相關橋梁項目工程的建設施工提出有效的參考。

關鍵詞：公路橋梁;薄壁空心墩;液壓滑模;應用

當前我國很多地區正在大力修建公路橋梁工程項目，通過公路橋梁項目工程建設施工，可以進一步推動當地區域的經濟發展，以及提高人們的日常出行效率。尤其針對橋梁工程項目施工而言，經常會受到施工地質條件、施工環境以及各種施工技術等方面因素的干擾，對工程施工單位提出了更高的要求和標準。在橋梁工程項目建設施工當中，液壓滑模施工技術在使用過程中具有多方面的應用優勢。首先，該項技術在實際使用過程中，在工程正式開始施工之前，所使用的支撐桿和門架結構都經過了一系列建模和驗算分析工作，有效保證橋梁結構的穩定性和安全性。與此同時，在工程施工當中通過采取全面封閉式防腐蝕處理工作，進一步提高整個橋梁工程的結構安全性。

1 工程概況

有效結合我國某地區一處橋梁工程項目建設施工展開分析和研究，本次橋梁工程項目主要是以左右分離式結構設計為主，其中橋梁上部結構構造設置出25 m×43 m的預應力混凝土T梁結構，下部結構使用的是重力是U型橋臺結構。橋梁墩柱結構使用空心薄壁墩結構和雙向支撐式實心墩結構。本次橋梁工程項目建設施工橋墩總數量30個，其中橋墩尺寸大小為6.0 m×2.5 m，實心墩總共有15個，同時橋墩結構設置出兩道橫隔板內倒角的施工尺寸規格為0.4 m×0.2 m，剩余部分均為變截面薄壁空心墩結構。

2 薄壁空心墩液壓滑模施工技術要點

2.1 液壓滑模構造

在液壓滑模系統當中，主要是通過模板系統施工操作平臺提升系統等各個環節所構成，其中提升系統主要包含液壓控制系統、支撐桿結構油路以及液壓千斤頂等相關設備。通過建立起施工操作平臺，主要是用來放置液壓滑模施工中的各種設備材料，同時幫助模板材料進行移動，有效保證混凝土澆筑施工和鋼筋綁扎施工的順利進行。在此施工過程中工程施工現場工作人員，需要有效保證操作平臺結構的安全性和穩定性，避免出現意外安全事故。模板系統通常情況下用于保證混凝土的成型和材料凝固，可以有效承受外部施工所產生的沖擊力和預應力作用，提高整個系統運行工作的安全性和穩定性。在液壓滑模施工過程中主要使用的是鋼板材料，本次項目工程施工當中所采用的鋼板材料厚度規格范圍在1.8 mm～2.5 mm之間[1]。

2.2 液壓滑模安裝施工

首先，需要有效完成混凝土材料的拌合工作，然后需要根據項目工程的施工進度情況，通過使用混凝土運輸車輛，將材料直接輸送到施工現場，并且進行混凝土澆筑施工。在混凝土灌注施工中使用的是對稱混凝土澆筑施工方法，需要對混凝土材料的灌注施工速度進行有效控制，如果材料的灌注施工速率過快，很容易對模板材料造成比較嚴重的沖擊和影響。因此，在本次橋梁項目工程施工過程中，針對混凝土澆筑施工環節，采用的是分層次澆筑施工方法，分層澆筑施工厚度控制在25 cm上下，混凝土材料凝固之后的強度大小，通常情況下會直接受到工程施工環境以及液壓滑模強度等方面因素的影響，混凝土坍落度大小需要控制在10 mm～

29 mm范圍之內，如圖1：

2.3 液壓滑模提升施工過程

在初滑工作完成之后，可以進行后續的模板提升施工作業，需要將混凝土材料的澆筑施工高度保證在25 cm左右。與此同時，在滑模高度的提升工作當中，每一次提升高度需要小于25 cm，并且需要進一步提高混凝土材料的升高速率。相關工程施工人員需要通過使用支撐桿位置的千斤頂，對液壓滑模以及混凝土材料進行勻速提升，隨著滑模的提升方向移動，在混凝土材料澆筑施工完成之后，混凝土材料會和內模與外模之間產生比較頻繁的摩擦作用，進而會造成混凝土材料表面出現比較粗糙等情況，嚴重的情況下還會出現比較明顯的劃痕。對此，在混凝土模板提升工作完成之后，需要通過使用混凝土漿液材料，對混凝土結構展開二次收緊和壓光施工處理[2]。

2.4 混凝土材料配合比設計工作

在本次橋梁工程項目建設施工過程中，墩臺結構為實心墩結構與薄壁空心墩結構所構成，外壁厚度范圍在55 cm～80 cm之間，并且在施工當中對于混凝土材料的和易性要求標準相對較高。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范圍之內，并且為了有效保證混凝土材料外部的平整性和光滑程度，原材料當中不能加入減水劑。在進行滑模施工當中，混凝土施工材料的強度等級需要控制在0.2 MPa～0.6 MPa之間，以此來有效保證模板提升工作的順利進行，如果混凝土強度相對較高經常會出現混凝土和模板之間產生比較嚴重的粘接情況，進而影響到整個模板的發生，甚至會產施工模板出現開裂以及破碎等問題。在翻模施工當中需要對拆模的工作時間進行有效控制，本次項目工程拆模時間安排在混凝土材料完全凝結之后，對混凝土材料的強度情況進行有效判斷，在拆模工作當中需要進一步控制混凝土材料外部的粘模位置不會產生缺損問題[3]。

3 液壓滑模施工技術質量控制工作策略

3.1 材料質量控制

在本次橋梁工程項目施工過程中，滑模施工采用的是半干硬低流動的混凝土材料，同時混凝土材料的和易性效果必須要達到標準的設計規范要求，同時不會產生明顯的材料離析以及材料溺水等各種問題?；炷敛牧系奶涠确秶枰ＷC在2.5 cm～5.5 cm范圍之內，混凝土材料的出模強度大小，直接受到混凝土材料的配合比參數的影響，如果混凝土材料的強度過低，則很容易造成混凝土材料出現坍塌問題，進而無法承受混凝土材料的自重大小。而混凝土強度過大則容易產生混凝土結構和模板之間形成比較嚴重的粘接情況，整個模板的滑升工作難度進一步加大。在本次項目工程施工過程中，混凝土材料的出模強度大小范圍控制在0.25 MP～0.35 MP

之間，同時混凝土材料的出名時間保證在1.5 h左右，混凝土材料的凝固時間控制在5 h～7 h范圍之內。如果在混凝土項目工程施工當中，如果混凝土材料凝結硬化速率減緩，會直接影響到整個混凝土的滑升速度。因此，必須要根據項目工程的施工環境、施工溫度以及水泥材料型號等，向混凝土材料當中加入一定量的早強劑，或者是速凝劑材料來進行調整。

3.2 提升架的安裝質量控制

在提升架的安裝使用過程中，必須要基于實際的施工操作平臺和相關施工要求，對提升架的安裝升高度進行進一步確認，同時需要有效保證安裝中心環梁結構和輻射梁結構質量和穩定性要求。在圍圈安裝施工當中，必須要根據橋梁項目工程的整體結構構成情況，對圍圈的安裝施工位置進行有效調整，同時還需要進一步保證圍圈的傾斜角度大小符合項目工程的建設施工要求與標準。在鋼筋綁扎施工作業過程中，需要充分保證提升架下方的垂直度大小，并且需要對鋼筋材料的預留孔洞數量，以及鋼筋材料的施工尺寸大小進行進一步確認，需要保證框架軌道的安裝施工位置。根據實際工程項目施工的具體條件，對滑升軌道位置進行有效調整，進一步提高液壓滑模施工質量和穩定性。除此之外，相關工程施工人員必須要嚴格參照事先設定好的標準、施工工藝流程和施工順序對模板材料進行安裝，同時對于施工操作平臺、角模支架結構、鋪板結構等進行有效控制，充分滿足上述工程項目建設施工要求和標準，有效保證液壓滑模和橋梁工程項目的建設施工質量[4]。

4 結論

綜上，液壓滑模施工技術在施工當中，混凝土灌注施工作業需要保證連續進行，可以進一步提高混凝土基礎結構的整體性和穩定性，前期的工程施工經濟成本投入量相對較低，對于各種資源的消耗量較少，對施工環境的污染程度較低，因此受到了各大公路橋梁項目工程建設施工單位的廣泛應用。

參考文獻：

[1]王科.橋梁工程項目中的薄壁空心墩液壓滑模施工技術[J].四川建材，2020，46（2）：125-126.

[2]吳鴻飛.液壓滑模施工技術在橋梁工程中的應用[J].交通世界，2019（10）：102-103.

[3]陸治業.翻模技術在公路橋梁高墩施工中的應用探討[J].西部交通科技，2018（9）：125-129+143.

[4]徐紹龍.高速公路橋梁空心墩施工技術探討[J].黑龍江交通科技，2017，40（4）：129+131.

作者：陳俊峰

空心薄壁墩橋梁工程論文 篇3：

矩形空心墩變形能力及塑性鉸區約束箍筋用量

作者簡介：孫治國（1980），男，博士生，主要從事橋梁與結構工程抗震研究，(Email)szg_1999_1999@163.com。

王東升（通信作者），男，教授，博士生導師，(Email)dswang@dlmu.edu.cn。摘要：為研究空心截面橋墩的變形能力和塑性鉸區約束箍筋用量，整理了71個矩形空心墩的抗震擬靜力試驗數據，總結了不同破壞形態下空心墩的變形能力和現有規范對保證空心墩延性抗震能力的可靠性，基于多元線性回歸分析和相關分析討論了影響空心墩變形能力的主要因素，基于Caltrans規范給出了矩形空心墩塑性鉸區約束箍筋用量計算公式。研究發現：Caltrans規范和ACI規范對保證矩形空心墩的彎曲破壞形態和延性變形能力具有較高的可靠性，中國JTG/T B02-01—2008規范偏于不安全。矩形空心墩變形能力主要與塑性鉸區配箍、縱筋配筋、壁厚和軸壓比等因素有關，隨箍筋、縱筋配筋和壁厚增加而增加，隨軸壓比增加而減少。

關鍵詞：混凝土橋梁；鋼筋混凝土矩形空心墩；變形；約束箍筋；延性；極限位移角

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

中國已建和在建的眾多大型橋梁工程中，空心截面橋墩占有相當大的比重，且較多位于高地震烈度區［13］，而目前尚缺乏橋梁高墩(空心墩)的震害經驗，對其抗震能力認識不足，開展空心墩抗震性能的研究，對保證交通生命線安全，具有極為重要的意義。

鋼筋混凝土空心墩抗震性能研究的開創性工作是由著名結構抗震專家Park等［4］在新西蘭領導完成的，他們通過4個矩形空心墩的抗震擬靜力試驗，發現塑性鉸區配箍滿足Caltrans規范［5］要求的試件表現出良好的延性和耗能能力［6］。Pinto等［7］、Calvi等［8］、Delgado等［9］以歐洲典型的未經抗震設計橋梁為原型，進行了一系列空心墩的抗震試驗，旨在研究舊有橋梁的抗震薄弱環節，探討空心墩抗震數值分析技術及抗震加固策略。日本學者Takahashi等［10］通過矩形空心墩的抗震試驗，強調了空心墩的抗剪薄弱性和合理估計其剪切變形的重要性。中國臺灣學者和美國學者結合島內高速鐵路計劃，對空心墩的抗震能力進行了系統研究［1116］。與此同時，中國宋曉東［17］、劉林［18］、郝文秀等［19］、崔海琴等［2021］、宗周紅等［22］、孫治國等［23］也進行了一系列的空心墩抗震試驗研究?！?D(〗孫治國，等：矩形空心墩變形能力及塑性鉸區約束箍筋用量〖=〗

現代橋梁抗震設計思想允許結構在強震下發生彈塑性變形以減少其承受的地震力，準確把握地震作用下橋墩的側向變形能力是實現基于性能/位移抗震設計思想的重要前提［2425］。而目前對空心墩變形能力及保證措施的研究較少，主要橋梁抗震規范對空心墩的抗震設計主要源于對實心橋墩的研究，對空心墩并無特殊規定，并由此造成了空心墩延性抗震設計的盲目性。本文在廣泛總結矩形空心墩抗震試驗結果的基礎上，分析了不同破壞形態下矩形空心墩的變形能力及主要影響因素，討論了現有規范對保證空心墩延性抗震能力的可靠性，最后基于Caltrans規范給出了不同極限位移角下矩形空心墩塑性鉸區約束箍筋用量設計公式。1空心墩抗震擬靜力試驗數據整理及空心墩破壞模式分析1.1空心墩抗震擬靜力試驗數據整理

收集整理了已完成的71個矩形空心墩抗震擬靜力試驗數據，主要包括Mander在新西蘭進行的空心墩抗震試驗［4］，歐洲學者Pinto［7］、Calvi等［8］、Delgado等［9,26］、Faria等［27］，日本學者Takahashi等［10］、Kawashima等［2829］進行的空心墩試驗數據，中國臺灣學者與美國學者針對臺灣高速鐵路計劃進行的空心橋墩抗震擬靜力試驗［1116］，以及同濟大學宋曉東［17］、長安大學崔海琴等［2021］和中國地震局工程力學研究所孫治國等［23］進行的試驗數據。

71個矩形空心墩試件中，按破壞形態劃分，包括42個彎曲破壞、20個彎剪破壞和9個剪切破壞試件。圖1為71個空心墩試件的參數范圍，可以看出，試件混凝土抗壓強度fc在20～70 MPa之間，平均為34.2 MPa，箍筋屈服強度fyt在285～700 MPa之間，平均為415 MPa，縱筋屈服強度fy在270～560 MPa之間，平均為428 MPa，試件體積配箍率(扣除空心部分)為0～6.02%，平均為1.21%，縱筋配筋率ρt(扣除空心部分)范圍為0.35%～2.53%，平均為1.74%，試件軸壓比ηk在0～0.5之間，平均為0.12，試件剪跨比λ范圍為1.75～8.0，平均為39，空心墩壁厚比c（定義為加載方向壁厚t與1/2截面寬度的比值）范圍為0.14～0.64，平均為0.42。選擇的試驗數據具有較好的代表性。

1.2不同破壞形態下空心墩的變形能力

定義空心墩試件頂端極限位移Δμ與墩高L的比值為極限位移角DR，極限位移Δμ與屈服位移Δy之比為位移延性系數μΔ。圖2列出了不同破壞形態時空心墩試件的變形能力分布情況，可以看出，隨試件由彎曲－彎剪－剪切破壞形態的變化，空心墩試件變形能力呈遞減趨勢。彎曲破壞試件的極限位移角DR在1.9%～6.5%之間，平均為3.8%，位移延性系數μΔ在3.4～10.3之間，平均為6.04；彎剪破壞空心墩試件DR在1.3%～4.8%之間，平均為30%，位移延性系數μΔ在2.5～6.0之間，平均為3.7；剪切破壞空心墩試件DR在1.3%～2.4%之間，平均為18%，位移延性系數μΔ在1.9～4.3之間，平均值為33。2現行抗震規范關于橋墩約束箍筋用量的可靠性評價2.1抗震規范規定的橋墩塑性鉸區約束箍筋用量

塑性鉸區約束箍筋用量對保證橋墩的彎曲破壞形態和延性變形能力具有重要意義，而目前各主要橋梁抗震設計規范對橋墩塑性鉸區的箍筋用量的規定主要來源于對實心橋墩的研究，對空心墩并無特殊規定。Priestley等［6］早期在新西蘭領導的空心墩擬靜力試驗結果表明，塑性鉸區配箍滿足Caltrans規范［5］的矩形空心墩表現出良好的延性抗震能力，《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/T B02-01—2008)［30］則規定空心墩塑性鉸約束箍筋用量仍按照實心橋墩要求進行設計。本文基于試驗結果對各規范的適用性進行評價。圖1空心墩試驗數據分布

圖2不同破壞形態下空心墩試件的變形能力

1）美國Caltrans 規范［5］要求的橋墩塑性鉸區最低約束箍筋用量對矩形截面橋墩，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)計算的配箍應滿足式(3)，

Ash≥0.30shcf′cfytAgAc－1(3)

式中，Ash為s范圍內計算截面上的箍筋面積，hc為最外側箍筋之間的距離，s為箍筋間距，Ag為橋墩截面面積，Ac為從箍筋外緣計算的橋墩核心面積，P為軸力。

2）美國ACI 318-08規范［31］要求

對矩形截面柱，取式(4)、(5)中的大值。

Ash=0.3shcf′cfytAgAc－1(4)

Ash=0.09shcf′cfyt(5)

3）《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/T B02-01—2008)［30］要求的塑性鉸區約束箍筋用量

矩形截面墩見式(6)。

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

需要說明的是，由于空心墩截面一般較大，混凝土保護層對塑性鉸區約束箍筋用量的影響較小，因此對于Caltrans規范或ACI規范來講，決定配箍的一般為式(2)與式(5)。

2.2各規范的可靠性評價

圖3列出了空心墩配箍與各規范的比值及各試件的破壞形態和變形能力，若以3%極限位移角或位移延性系數超過4.0作為空心墩延性的評價指標，可以將圖3中的試件劃分為4個分區，其中A區中，配箍不滿足規范要求而極限位移角大于3.0%或位移延性系數大于4.0，表示規范的保守性，而B區中配箍滿足規范要求而極限位移角小于3.0%或位移延性系數小于4.0，表示規范的不安全性?？傮w來看，Caltrans規范和ACI規范對保證空心墩的彎曲破壞形態和變形能力具有較高的可靠性，配箍滿足Caltrans規范或ACI規范要求的空心墩試件中，僅有個別試件發生彎剪破壞或剪切破壞，且試件的極限位移角和位移延性系數基本能滿足延性抗震要求。相比之下，中國《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/T B02-01—2008)對保證空心墩延性抗震能力可靠性偏低，有較多試件發生彎剪破壞且極限位移角小于3%。但若以2%極限位移角或位移延性系數超過3.0作為空心墩變形要求，則各規范均能對空心墩變形能力提供有效保證。

圖3現行抗震規范對保證空心墩延性的可靠性3矩形空心墩變形能力的影響因素分析

空心墩變形能力的影響因素較為復雜，大量研究結果形成的一個基本共識為：空心墩延性抗震能力隨軸壓比增加而降低，隨塑性鉸區約束箍筋用量增加而增加，這與實心橋墩相比并無特殊之處。對其它影響因素，宋曉東［17］的擬靜力試驗結果表明，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］通過對空心墩截面的曲率分析卻發現，壁厚大小對空心墩延性幾乎沒有影響。本文基于多元線性回歸分析和相關分析研究各因素對空心墩變形能力的影響。

3.1矩形空心墩變形能力的多元線性回歸分析

回歸公式見式(7)，

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

式中：加載方向力學含箍率ρshfytf′c表示空心墩塑性鉸區約束箍筋用量的影響；ρsh為加載方向體積配箍率(扣除空心部分)；ρtm=ρtfy0.85f′c，表示縱筋對空心墩變形能力的影響；α1,α2,…,α6分別為回歸系數。

利用71個空心墩試驗結果進行回歸分析，結果見式(8)。

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

利用42個彎曲破壞試件進行回歸分析，結果見式(9)。

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

式(8)與式(9)表明，盡管空心墩試件表現出不同的破壞形態，但各因素對其側向變形能力的影響規律是一致的，即矩形空心墩側向變形能力隨加載方向力學含箍率、縱筋配筋和壁厚增加而增加，隨軸壓比和剪跨比增加而減少。

3.2矩形空心墩變形能力影響因素的相關分析

相關分析用以研究變量之間的聯系程度，可定量描述2個變量之間的線性相關程度和相關方向。當相關系數r>0時，2個變量為正相關；當r<0時，為負相關；一般︱r︱<0.3時，視為微弱相關；當03≤︱r︱<0.5時，為低度相關；當0.5≤︱r︱<0.8時，為顯著相關；當︱r︱≥0.8時，為極顯著相關。對71個空心墩試件和42個彎曲破壞空心墩試件，分別進行各影響因素與試件極限位移角間的雙變量Pearson相關分析和偏相關分析，結果如表1～4所示。

從表1可以看出，矩形空心墩變形能力主要與壁厚比c和加載方向力學含箍率ρshfytf′c相關，Pearson相關系數分別為0.505和0.477。從表2看出，矩形空心墩變形能力主要與加載方向力學含箍率ρshfytf′c、壁厚比c和軸壓比ηk相關，偏相關系數分別為0.686、0.618和-0.543。從表3看出，彎曲破壞矩形空心墩變形能力主要與縱筋配筋ρtm、加載方向力學含箍率ρshfytf′c和軸壓比ηk相關，Pearson相關系數分別為0.592、0.506和-0.410。從表4發現，彎曲破壞矩形空心墩變形能力主要與加載方向力學含箍率ρshfytf′c相關，偏相關系數為0.606。結合表1～4的數據分析，可認為空心墩變形能力主要隨加載方向力學含箍率、縱筋配筋和壁厚增加而增加，隨軸壓比增加而減少。對剪跨比的影響，各相關分析結果表示為微弱相關，可忽略不計。對比回歸公式(8)和(9)中剪跨比的回歸系數本身較小(均為01)，可認為剪跨比對矩形空心墩變形能力的影響可忽略。

對比表1與表2，表3與表4，Pearson相關分析與偏相關分析結果之間存在一定差異，這主要是由于多變量中重疊信息的交叉影響的結果。表1影響因素與極限位移角間的Pearson相關系數

（所有試件）

變量Pearson相關性顯著性（雙側）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（雙側）上顯著相關。

**表示在0.01水平（雙側）上顯著相關。表2影響因素與極限位移角間的偏相關系數（所有試件）

變量相關性顯著性（雙側）自由度ρshfytf′c0.6860.00065ρtm0.2820.02165ηk-0.543065λ-0.1590.19865c0.6180.00065表3影響因素與極限位移角間的Pearson相關系數

（彎曲破壞試件）

變量Pearson相關性顯著性（雙側）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（雙側）上顯著相關。

**表示在0.01水平（雙側）上顯著相關。表4影響因素與極限位移角間的偏相關系數

（彎曲破壞試件）

變量相關性顯著性（雙側）自由度ρshfytf′c0.6060.00036ρtm0.4370.00636ηk-0.490.00236λ-0.1710.30536c0.4840.002364矩形空心墩塑性鉸區約束箍筋用量

4.1建議公式的提出

對橋墩塑性鉸區的最低約束箍筋用量，《公路工程抗震設計規范》(JTG 044—89)［33］規定為0003，汶川地震后頒布的《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/T B02-01—2008)規定為0.004，圖4列出了發生彎曲破壞的42個矩形空心墩加載方向配箍率的分布情況，可以看出，大多數彎曲破壞試件加載方向的配箍率在0000～0.012之間，且有較多配箍率小于0003的空心墩試件仍發生了彎曲破壞，進一步結合對空心墩變形能力的研究，可認為以0.003作為矩形空心墩加載方向最低配箍率要求是能夠保證橋墩2%極限位移角變形能力的。

圖4彎曲破壞矩形空心墩加載方向配箍率

當以3.0%極限位移角作為空心墩延性抗震設計目標時，根據本文研究，可直接借助Caltrans規范，即本文式(2)進行設計。

4.2建議公式的驗證

圖3(a)與圖3(b)充分證實了Caltrans規范對保證矩形空心墩3%極限位移角變形能力的可靠性。這里主要驗證以0.003作為配箍要求時，保證矩形空心墩2%極限位移角變形能力的可靠性。同樣利用整理的71個矩形空心墩試驗數據進行驗證。圖5為試驗結果與0.003配箍要求的對比情況，可以看出，配箍滿足0.003要求的空心墩試件，盡管有部分試件發生彎剪或剪切破壞，但極限位移角基本在2％以上，位移延性系數基本在3.0以上。

圖5建議公式的驗證

5結語

1）整理了71個矩形空心墩的擬靜力試驗結果，分析了不同破壞形態下空心墩的變形能力及主要影響因素，討論了現有規范對保證空心墩延性抗震能力的可靠性，最后分別以2%和3%極限位移角為延性目標，基于Caltrans規范給出了矩形空心墩塑性鉸區約束箍筋用量設計公式，可用于不同設防目標下空心墩的抗震設計。

2）隨試件由彎曲－彎剪－剪切破壞形態的變化，空心墩試件變形能力呈遞減趨勢。彎曲破壞試件的極限位移角在1.9%～6.5%之間，平均為38%，位移延性系數μΔ在34～10.3之間，平均為6.04；彎剪破壞空心墩試件DR在1.3%～4.8%之間，平均為3.0%，位移延性系數μΔ在2.5～6.0之間，平均為3.7；剪切破壞空心墩試件DR在1.3%～2.4%之間，平均為1.8%，位移延性系數μΔ在19～4.3之間，平均值為3.3。

3）Caltrans規范和ACI規范對保證矩形空心墩的彎曲破壞形態和延性變形能力具有較高的可靠性，中國JTG/T B02-01—2008規范可靠性偏低。矩形空心墩變形能力主要與塑性鉸區配箍、縱筋配筋、壁厚、軸壓比等因素有關，隨配箍率、縱筋配筋率和壁厚比增加而增加，隨軸壓比增加而減少。

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（編輯胡英奎）

作者：孫治國 王東升 郭迅 梁永朵