雙柱墩橋梁橫橋向墩身剪力設(shè)計(jì)值計(jì)算與分析

于繼克 李 果

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550081）

在我國(guó)建成的中小跨徑橋梁中，鋼筋混凝土雙柱墩橋梁占有很大的比例。而其橫橋向抗剪計(jì)算較為復(fù)雜，部分工程人員對(duì)雙柱墩橋梁橫橋向的抗剪設(shè)計(jì)計(jì)算存在諸多疑惑。因此，很有必要對(duì)其抗剪計(jì)算進(jìn)行梳理和分析，為今后的抗震設(shè)計(jì)提供參考。

1 工程概況

西南地區(qū)某跨徑布置為3×40m 二級(jí)路上的簡(jiǎn)支梁橋，橋面寬度為12.1m。該橋上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土（后張） T 梁，下部結(jié)構(gòu)墩柱形式采用混凝土雙柱式橋墩，橋墩為圓形實(shí)心截面，直徑R=1.8m，墩高H=7.5m；混凝土保護(hù)層厚度為d=6cm；橋墩的主筋采用HRB335，直徑=25mm，共配62 根主筋；箍筋采用HRB335，直徑為=16mm；橋墩箍筋加密段間距為s=0.1m。上部結(jié)構(gòu)采用C50 混凝土，下部結(jié)構(gòu)采用C30 混凝土。

2 建模分析

2.1 地震動(dòng)

根據(jù)《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》 （JTG/T B02-01-2008）可知，該橋的抗震設(shè)防類別為B 類。該橋的設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)加速度峰值為0.3g。該橋橋位區(qū)岸坡為基巖岸坡，橋墩覆蓋層厚度大于50m，為中硬的卵、碎石土層。根據(jù)規(guī)范可知，該橋的場(chǎng)地類別為II 類。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》 可知，該橋的特征周期為0.40s。本文中振型組合方式采用的CQC 方法來(lái)計(jì)算地震作用效應(yīng)。

2.2 模型參數(shù)

結(jié)構(gòu)計(jì)算采用有限元計(jì)算軟件Midas Civil 進(jìn)行，約束混凝土采用Mander 本構(gòu)模型，無(wú)約束混凝土抗壓強(qiáng)度=20.1MPa，約束混凝土強(qiáng)度=25.40MPa，核心區(qū)混凝土面積=2.133 ，鋼筋采用Park 模型，鋼筋屈服強(qiáng)度=335MPa，鋼筋極限抗拉強(qiáng)度=490MPa,鋼筋硬化點(diǎn)應(yīng)變=0.01，鋼筋極限應(yīng)變=0.10，鋼筋彈性模量E=2.0× MPa。

3 橫橋向抗剪計(jì)算

經(jīng)建模分析計(jì)算，上部結(jié)構(gòu)傳遞到1#墩蓋梁上的豎向內(nèi)力為6695.9kN，現(xiàn)將該內(nèi)力施加于1#墩蓋梁質(zhì)心，單獨(dú)取1#墩進(jìn)行分析計(jì)算。計(jì)算步驟：

（1） 假設(shè)墩柱軸力為恒載軸力；

（2） 按截面實(shí)際配鋼筋，采用材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算出各墩柱的塑性鉸區(qū)域截面的超強(qiáng)彎矩；

（3） 計(jì)算各墩柱相應(yīng)于其超強(qiáng)彎矩的剪力值，計(jì)算各墩柱剪力之和Q（kN）；

（4） 將Q 按正負(fù)方向分別施加于蓋梁質(zhì)心處，計(jì)算各墩柱所產(chǎn)生的軸力（如圖1 所示）；

圖1 墩柱橫橋向軸力計(jì)算模式圖

（5） 將合剪力Q 產(chǎn)生的軸力與恒載軸力組合后，采用組合的軸力，返回步驟（2） 進(jìn)行迭代計(jì)算，直到相鄰2 次計(jì)算各墩柱剪力之和相差在10%以內(nèi)；

（6） 采用上述組合中的軸力最大壓力組合，按步驟（2）計(jì)算各墩柱塑性鉸區(qū)域截面超強(qiáng)彎矩；

（7） 計(jì)算各墩柱的頂、底部區(qū)域剪力設(shè)計(jì)值。

現(xiàn)將按上述步驟計(jì)算得到的結(jié)果列于表1。

表1 橫橋向橋墩抗剪設(shè)計(jì)值計(jì)算結(jié)果表

由上表可知，第一次迭代后，相鄰兩次各墩柱剪力之和相差為3.8%，滿足規(guī)范要求的小于10%的規(guī)定。由步驟（4）可知，剪力Q 可以按正、負(fù)方向分別施加于蓋梁質(zhì)心，所以橫橋向的剪力設(shè)計(jì)值為3836.8kN。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于雙柱墩和多柱墩橋梁（含有系梁雙柱墩和多柱墩橋梁），在橫橋向地震作用下，會(huì)在墩柱中產(chǎn)生較大的動(dòng)軸力，而墩柱軸力的變化會(huì)引起鋼筋混凝土墩柱極限彎矩的改變，因此，建議采用靜力推到分析方法（Pushover 方法），通過(guò)迭代計(jì)算出各墩柱塑性鉸區(qū)域截面超強(qiáng)彎矩。