矩形空心墩剪切承载力研究：现状与改进

本文主要探讨了钢筋混凝土矩形空心墩在桥梁工程中的受剪承载力研究。作为桥梁结构中的关键部分，矩形空心墩因其施工方便、经济高效的特点，在西部高烈度地区得到广泛应用。然而，由于其截面削弱特性，矩形空心墩易于出现“强弯弱剪”的问题，设计和构造上的不当可能导致脆性剪切破坏，严重影响桥梁的抗震性能。 在国内现有的抗震设计规范中，如《铁路工程抗震设计规范》和《公路桥梁抗震设计规范》，对于矩形空心墩的抗剪强度计算并未给予专门关注，通常沿用实心墩的设计原则，这可能存在一定的不足。为了解决这一问题，国际上已经进行了一系列研究。Calvi等人通过试验研究，提出了针对不同配筋形式和纵筋搭接长度的矩形空心墩在反复荷载下的荷载-位移关系计算方法。Cassese等人则通过改进UCSD模型，考虑腹板的有效抗剪面积，提高了计算精度。 Shin等人进一步深入研究，设计无箍筋的矩形空心矮墩，通过单调和反复加载实验，确定了剪跨比、实心截面纵筋配筋率和位移延性系数等因素对受剪承载力的影响，构建了相应的计算模型。这些研究有助于更准确地评估混凝土分量对矩形空心墩受剪承载力的影响。 尽管如此，现有的规范在分析矩形空心墩受剪承载力时，往往依赖于实心墩的计算模型，这在实际应用中可能不够精确。随着桥梁工程向着大跨、高耸、重载和极端环境适应性的需求发展，采用高强度材料（如高强混凝土和高强钢筋）的矩形空心墩，其受剪承载力的计算和设计变得更加复杂和重要。 因此，未来的研究需要更深入地探究矩形空心墩的独特受剪机理，开发更为精细化的计算方法，确保其在实际工程中的安全性。这不仅涉及到理论模型的完善，也需要结合工程实践，不断优化设计参数，以满足桥梁结构在抗震、耐久性以及经济性等多方面的需求。