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公路交通技术2013年8月第4期
Technology of Highway and Transport Aug 2013 No 4
桥梁抗震挡块拟静力试验研究
郑万山,唐光武
(桥梁工程结构动力学国家重点实验室,重庆400067)
摘要:通过5个桥梁横向挡块在低周反复荷载下的试验,研究不同箍筋形式、不同厚度和不同撞击高度的桥梁横
向挡块的抗震性能。结果表明,采用非封闭箍筋挡块时,其廷性能力明显差于采用封闭箍筋挡块;采用封闭箍筋挡
块时,其挡块破坏主要表现为弯剪破坏模式,且其承载能力随着厚度的增加而增加。根据挡块的破坏机理,提出挡
块抗震能力计算公式。
关键词:桥梁挡块;抗性能;模型试验;计算公式
文章编号:1009-6477(2013)04-0054-06中图分类号:U44.5+5文献标识码:A
Quasi-static Test Research on Seismic Blocks of Bridges
ZHENG Wanshan, TANG Guangwu
Abstract: Based on the test of 5 lateral blocks of bridges under low cyclic loads, this paper probes into
seismic properties of lateral blocks of bridges in different stirrup forms, different thicknesses and different
impact heights. The results show that the ductility ability of non-closed stirrup blocks when employed is
obviously inferior to closed stirrup blocks; when closed stirrup blocks are adopted, the damages to blocks
mainly manifest bending and shearing failures, and their bearing capacity increases with thickness. The
paper also proposes calculating formula for seismic capability of blocks in accordance with tailure
mechanism of block
Key words bridge block; seismic property; model test; calculation formula
2008年,当四川汝川“5?12”特大地震发生时,和桥台(墩)界面上出现单一的水平裂缝,第2种机
震区较多简支梁桥的主梁发生了横向、纵向移位乃理则考虑了沿主压应力方向的多个斜裂缝,由此对
至落梁,直接导致交通中断,给抗震救灾造成了极大应产生了简化的滑动剪切摩擦模型和简化的拉ー压
困难。结合1971年美国 San Fernando地震、1976年杄模型(或撑杄一系杆模型)。这些分析方法均基于
我国唐山大地震、1989年美国 Loma Prieta地震、开裂机理,使用楔形裂纹模型或旋转弥散裂纹模型
1994年美国 Northridge地震、1995年日本Kole地来推算挡块的能力。
震及1999年我国台湾集集地震的震害经验,可以
我国目前对于桥梁横向挡块的设计主要还是根
认为落梁是简支桥梁结构体系的严重震害之一?。据设计工程师的经验,还没有可以依据的设计方法
桥梁工程中,为了防止落梁的震害或保证支座为了掌握桥梁横向挡块的抗震性能,为结构设计提
的抗震安全性,桥梁设计时,通常要考虑防落梁裝置供计算理论,本文对我国常见的挡块形式进行了拟
等,其中,纵桥向可以为墩台顶或桥墩顶提供足够的静力试验研究,分析其破坏机理,并提出计算公式。
搭接长度或在相邻梁体之间安装拉杆等限位装置,
而横桥向则通常采用设置挡块的抗震措施。
模型设计
国外针对素混凝土档块和钢筋混凝土挡块的破
为了增强试验的针对性,使此次试验及性能结
坏机理已开展了很多研究2?。挡块分析主要基于果能更好地应用于国内公路桥梁的抗震设计工作,
2种不同类型的开裂机理,第1种机理认为在挡块本试验的试验原形确定为通过抽样获取的四川汶川
基金项目:国家重点基础硏究发展计划项目(2010CB736103)
收稿日期:2012-12-06
作者简介:郑万山(1975-),男,河南省温县人,硕士,副研究员.
2013年第4期
郑万山,等:桥梁抗震挡块拟静力试验研究
地震影响的8座现役桥梁。取样原则遵守以下3个
不能:不能是同一设计单位,不能是同一桥型,不能4测试方法设计
是同一条公路
1侧向力测试
根据挡块抗震性能试验目的和桥梁挡块取样分
侧向力加载通过多通道结构试验系统进行。从
析,确定设计5个横向挡块试验模型。
图2可以看出,结构试验系统的水平推力通过特制
桥梁挡块设计比较随意,箍筋主要有2种构造的加载板传递到挡块上。墩顶侧向力和位移通过作
形式:第1种并不是完全意义上的“箍筋”,相当于动头控制系统(DCS2000)0获得,由其自带的数据日
分布钢筋,挡块横向抗剪能力较差;第2种是常规封志( Datalog)自动连续记录作动头位移和作用力,并
闭箍筋构造,其横向抗剪能力较好。2种箍筋构造通过控制系统的监视窗( monitor)手工记录关键位
形式见图1。根据不同挡块构造形式,设计出5种置的力和位移。数据自动采集频率为8Hz
构造参数的挡块试验模型,具体参数见表1。
试验加载方案设计
采用4根精轧螺纹钢将试件固定在反力地板
上,并采用自适应油压千斤顶来控制试验过程中轴
压力的变化。采用英国 Servotest公司DCS2000系
统100t作动器来控制侧向力加载,以满足试验精度
挡块横桥向
挡块纵桥向
的要求。
(a)第1种箍筋
本试验加载波形采用三角波,并采用位移控制,
根据前一级试验结果来调整后面试验参数,即对下
位移控制目标进行调整。试件破坏标志为试件承
载能力下降到最大承载能力的85%以下,或者钢筋
被拉断,或者混凝土大面积脱落。
挡块模型每级加载进行1次三角波循环,并记
挡块横桥向
挡块纵桥向
录所有试验数据。每一级加载完毕后进行裂缝观测
(b)第2种箍筋
和破坏情况记录。本文模型试验挡块加载程序见图
图1桥梁挡块箍筋构造形式
下个循环直
位移控制至破坏
3材料试验
桥墩模型采用C30普通强度商品混凝土。为
确定桥墩模型混凝土的真实抗压强度,在相同外界
环境下对混凝土标准立方体试件与桥墩模型混凝土
进行养护。待龄期满后,按相关规范进行混凝土标
准立方体试件(150mmx150mmx150mm)28d抗
加载次数
压强度试验。模型混凝土抗压强度试验结果见表2。
图2挡块抗震性能试验加载程序
表1桥梁横向挡块模型参数
编号箍筋形式宽度/em高度/cm长度/cem纵筋率/%配箍率/%水平力距离挡块根部高度/(cm
SSK-1
第1种
30
SSK-2
第2种
0005
0