轉(zhuǎn)體施工T型剛構(gòu)橋橋墩輕型化設(shè)計(jì)及地震響應(yīng)分析

王昌杰

（核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610061）

0 工程概況

項(xiàng)目為2×100m 的跨鐵路轉(zhuǎn)體T 構(gòu)橋，平面位于R=150m 的圓曲線(xiàn)，上部結(jié)構(gòu)為變高鋼箱梁，轉(zhuǎn)體角度55o 。下部結(jié)構(gòu)主墩采用空心薄壁墩，墩高11m，截面設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

圖1 混凝土墩截面圖（m）

圖2 鋼橋墩截面圖（m）

圖3 鋼混組合橋墩截面圖（m）

圖4 UHPC 橋墩截面（m）

1 橋墩截面優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）鋼橋墩：具有強(qiáng)度高、自重輕、施工維修方便等特點(diǎn)，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，擬定合理鋼墩截面見(jiàn)圖2，鋼板厚度為24mm，加勁鋼板厚16mm，寬度為160mm，間距500mm。

（2）鋼混組合橋墩截面：轉(zhuǎn)體前僅施工鋼結(jié)構(gòu)部分，只考慮承受部分結(jié)構(gòu)恒載作用，轉(zhuǎn)體到位后，在鋼墩艙室內(nèi)澆筑混凝土，分擔(dān)后期橋面鋪裝護(hù)欄等荷載作用，混凝土與鋼板通過(guò)加勁肋緊密連接，增強(qiáng)了鋼板的剛度和穩(wěn)定性，抗震性能也較好[1]。通過(guò)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，設(shè)計(jì)鋼混組合截面鋼板厚度為16mm，混凝土的灌注情況及橋墩尺寸設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3。

（3）UHPC 橋墩截面：超高性能混凝土(UHPC)是一種高強(qiáng)度、高韌性、低孔隙率的超高強(qiáng)水泥基材料，良好的材料性能使得同等受力條件下的結(jié)構(gòu)薄壁化，許多結(jié)構(gòu)可完全不配置普通鋼筋，僅在需要時(shí)配置預(yù)應(yīng)力筋[2]。對(duì)于T 構(gòu)橋橋墩設(shè)計(jì)優(yōu)化，設(shè)計(jì)的UHPC 橋墩截面見(jiàn)圖4。

2 輕型化橋墩結(jié)構(gòu)對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能的影響分析

采用Midas Civil 有限元分析軟件建立全橋空間桿系有限元模型見(jiàn)圖5，主梁采用板單元，主梁、橋墩、承臺(tái)、基礎(chǔ)均采用梁?jiǎn)卧M，主墩與鋼箱梁的連接采用主從約束。

圖5 MIDAS 有限元分析模型

表4 E1 地震下的主墩墩底最大內(nèi)力及承載力驗(yàn)算

表5 E2 地 震下的主墩墩底最大內(nèi)力及承載力驗(yàn)算

表6 E2 地震作用下主墩墩頂最大位移

3 結(jié)論

（1）該轉(zhuǎn)體施工T 構(gòu)橋，通過(guò)橋墩輕型化設(shè)計(jì)，可較大程度減輕轉(zhuǎn)體重量，優(yōu)化橋墩抗震受力性能。

（2）地震作用下，鋼混組合墩抗彎承載力增幅明顯，且縱橫向抗彎承載力安全系數(shù)相近，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理；且E2 地震下，墩頂位移響應(yīng)降幅顯著，抗震性能較好，對(duì)于高烈度地區(qū)的T 構(gòu)橋是一種較為合理的橋墩形式。