“桥建合一”枢纽站承轨层型钢混凝土柱脚力学性能实验研究

作     者：赵光伟 ZHAO Guangwei

作者机构：中国铁路设计集团有限公司天津300308 

出 版 物：《铁道标准设计》 (Railway Standard Design)

年 卷 期：2025年第69卷第1期

页      面：156-165页

学科分类：08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发重大课题(K2022G059) 

主　　题：铁路客站 桥建合一 柱脚 型钢混凝土 组合结构 静力实验 

摘      要：雄安枢纽站支撑承轨层的框架柱采用型钢混凝土柱,由于抗震设防的需要,型钢混凝土柱截面巨大。为减小传统埋入式型钢混凝土柱脚设计导致的柱脚埋深过大及施工风险大的问题,提出一种新型半埋入式柱脚方案,柱脚型钢埋入承台约1.35倍型钢截面高度,采用十字形布置靴梁、锚栓、U形筋、预应力筋组合构造方式将柱脚弯矩可靠传递至基础,同时减小了基础承台的厚度。为验证设计方案的可靠性,对柱脚方案进行简化,设计并制作缩尺比1∶6的柱脚节点模型,对其进行静力实验研究,获得柱脚节点在复杂荷载作用下的力学响应及破坏情况。实验结果表明,2个试件在1倍设计荷载作用下,钢构件均未屈服,仅柱脚受拉区出现裂缝,在2倍设计荷载作用下,2个试件柱脚受压区和承台出现裂缝,但钢筋、钢骨靴梁和钢骨均未屈服,证明该柱脚节点具有足够的安全储备。此外,预应力的施加使得柱脚节点的极限承载能力提高32.9%,同时提高柱脚节点变形能力,其中梁端最大竖向位移提高92.1%,柱端最大水平位移提高98.0%;此外,预应力的施加还可以提高抗冲切性能、减小承台上下层交界处的应变大小和裂缝宽度。该结构实验成果已应用于雄安枢纽站设计,提出的柱脚构造形式具有较高的安全储备及良好的可实施性,可在同类工程设计中推广应用,为相似工程问题提供解决方案。