中文摘要：

受斜坡地形控制，山区桥梁排架各桥墩高度在横桥向可能存在较大差异，为典型的不规则结构，在地震荷载作用下，排架矮墩、节点受力集中且处于弯－剪－扭复杂应力状态，抗震问题尤为突出而尚未引起足够重视。本课题以山区不规则桥梁排架为研究对象，首先进行不规则排架抗震拟静力试验，重点考虑高、矮墩高度差，排架平面内和平面外加载的影响，并辅以精细化有限元模型的模拟分析，研究不规则排架的抗震薄弱环节和破坏机理。在此基础上，建立考虑弯－剪－扭复杂受力状态的Strut-and-Tie (STM)分析模型，探讨不规则桥梁排架抗震的合理配筋和构造措施，必要时通过对排架结构形式的改进，发展不规则桥梁排架抗震设计理论。研究成果将应用于实际桥梁的地震反应分析，指导不规则桥梁排架的抗震设计和抗震加固，弥补现有桥梁抗震规范的不足，并为发展钢筋混凝土桥梁基于性能的抗震设计理论服务。

结论摘要：

国家自然科学基金课题“山区不规则桥梁排架地震破坏机理与STM分析模型研究”以山区桥梁结构为研究对象，通过桥梁设计情况调查，震害经验总结，拟静力试验以及数值分析等手段，揭示了山区桥梁的抗震薄弱环节，发展了桥梁抗震的分析手段和设计理论，具体为 (1) 调研了山区不规则桥梁排架的设计情况，建立了排架抗震数值分析模型，分析了排架在横桥向地震作用下的反应，认为不规则桥梁排架的抗震特点集中体现为矮墩的剪切破坏以及墩柱承受变轴力。 (2) 提出桥梁纵向采用铅芯橡胶支座，横向排架内采用防屈曲支撑的空间减隔震体系。分别采用反应谱法和非线性时程分析对防屈曲支撑在排架平面内的减震效果进行了对比研究。发展了桥梁排架的抗震概念设计原则和含矮墩桥梁的抗震设计对策。 (3) 提出竖向配置无粘结预应力筋以减少桥墩地震损伤的控制策略，完成了7个桥墩试件的抗震拟静力试验。结果表明，配置竖向预应力筋可有效减少混凝土裂缝宽度和震后残余位移。 (4) 收集整理了国内外完成的234根实心RC桥墩抗震试验数据，提出了桥墩位移相关塑性铰区配箍量计算公式。收集整理了国内外完成的108根RC墩柱等效塑性铰长度试验结果，讨论了影响塑性铰长度的主要因素并提出了新的表达式。 (5) 通过震害经验总结与数值分析手段研究了小半径曲线梁桥的地震倒塌破坏机理，认为回澜立交桥地震破坏机理与不规则桥梁排架极为相似刚度较大的矮墩承受更大的地震荷载并首先发生弯剪破坏，进而导致结构倒塌。 (6) 在总结我国空心桥墩应用及抗震问题研究进展的基础上，设计了2个薄壁空心墩的抗震拟静力试验，揭示了薄壁空心墩因局部屈曲诱发的整体倒塌破坏机制。 (7) 基于试件弯曲与剪切变形的比值关系提出了RC桥墩弯剪破坏模式的判别准则，并针对桥墩不同的破坏模式提出了相应的弯剪耦合建模策略，以合理考虑试件的弯曲与剪切变形及相互间的耦合问题，通过与试验结果的对比验证了模型的准确性。