鋼筋混凝土雙柱式墩計(jì)算探討

黃飛星

(蘇州交通工程集團(tuán)有限公司)

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鋼筋混凝土雙柱式墩計(jì)算探討

黃飛星

(蘇州交通工程集團(tuán)有限公司)

橋墩雖有一定的柔性，但是由溫度等因素帶來的較大次內(nèi)力仍不能忽視。以某鋼筋混凝土雙柱式橋墩為例，詳細(xì)介紹高墩分析中豎向荷載和水平荷載計(jì)算原理，為類似工程提供借鑒。

鋼筋混凝土；雙柱式橋墩；豎向荷載；水平荷載

1 前 言

利用墩的柔性可以部分抵消溫差和徐變等因素引起的位移，鋼筋混凝土橋墩可以在大跨橋梁中應(yīng)用，橋墩雖有一定的柔性，但是由溫度等因素帶來的較大次內(nèi)力仍不能忽視。本文針對某鋼筋混凝土雙柱式高墩進(jìn)行計(jì)算探討，詳細(xì)介紹高墩分析中豎向荷載和水平荷載計(jì)算原理為后期結(jié)構(gòu)的安全使用性能的保障提供依據(jù)。

2 工程概況

橋址處于高低路堤，碎石質(zhì)土，樁基處為中風(fēng)化灰?guī)r。大橋分左右兩幅，全長420 m。上部為橋面連續(xù)的簡支梁結(jié)構(gòu)，按橋面伸縮縫位置將橋面結(jié)構(gòu)分為3聯(lián)，其中0#墩～4#墩為第一聯(lián)，4#墩～9#墩為第二聯(lián)，9#墩～14#墩為第三聯(lián)。各幅橋面為單向三車道，凈寬10.25 m，設(shè)計(jì)荷載為公路—Ⅰ級。主梁采用采用14×30 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用鋼筋混凝土雙柱式墩，鉆(挖)孔灌注樁基礎(chǔ)，橋臺采用柱式橋臺、挖孔灌注樁基礎(chǔ)。兩岸橋臺處設(shè)80型型鋼伸縮縫,4#、9#墩處設(shè)160型型鋼伸縮縫。橋面鋪裝為10 cmC40混凝土+10 cm瀝青混凝土。

該橋右幅線12#墩位于從樁號為K044+535處起的橋面第三聯(lián)，該聯(lián)下部共六個(gè)墩，其中9#，14#墩墩頂設(shè)置四氟滑板橡膠支座，10#、11#、12#、13#墩墩頂設(shè)置板式橡膠支座，該聯(lián)的設(shè)計(jì)橋型布置如圖1所示。

圖1 第三聯(lián)橋型布置圖(單位：cm)

大橋右幅12#墩在樁基施工過程中為了便于沖孔，將地表從該墩的原地面線下挖去一定深度的土層作為沖孔平臺。12#墩詳細(xì)情況如圖2所示。

圖2 12#墩施工示意圖(單位：cm)

3 豎向荷載計(jì)算

12#墩分為左右兩柱，中距7 m；因計(jì)算需要，把左柱和右柱分為三個(gè)控制截面分別計(jì)算其內(nèi)力。左柱分為控制截面左A，左B，左C；右柱為控制截面右A，右B，右C。其中左(右)墩的控制截面A為左(右)墩變截面分界線；控制截面B為地面線處左(右)樁截面；控制截面C為左(右)墩樁底截面。具體分段如圖3所示。

圖3 12#墩豎向荷載計(jì)算控制截面劃分

12#墩各控制截面豎向力恒載標(biāo)準(zhǔn)值匯總，見表1。

表1 各控制截面豎向恒載計(jì)算值匯總表(單位：kN)

左墩右墩控制截面A3255．3123246．872控制截面B4646．5043246．872控制截面C5053．6564943．424

4 各墩剛度及水平力分配原理與計(jì)算

4.1 基本假定

各墩，柱與樁分界線以墩柱橫截面決定，即樁柱變截面以上至蓋梁梁頂?shù)木嚯x視為柱身長度；變截面以下至樁底部分的距離視為樁身長度考慮。因集成剛度只用于分配橋面水平力，墩頂蓋梁按蓋梁實(shí)際高度計(jì)入樁柱高度。 因每個(gè)墩由兩個(gè)樁柱組成，若兩個(gè)樁柱各相關(guān)位置標(biāo)高不一致的，取兩標(biāo)高平均值；地面線標(biāo)高左、右樁柱不一致的，也取其平均值。

4.2 第三聯(lián)剛度及水平力分配系數(shù)匯總

全橋第三聯(lián)各墩集成剛度匯總，計(jì)算的各墩水平力分配系數(shù)匯總見表2。

表2 第三聯(lián)各墩剛度及水平力

4.3 各控制截面縱向水平力計(jì)算值匯總

本節(jié)將左右兩墩墩分為與第3章相同的兩個(gè)控制截面進(jìn)行計(jì)算。其中，左柱分為控制截面左A、左B；右柱分為控制截面右A、右B。其中控制截面左(右)A為：左(右)樁柱變截面分界線(為符合計(jì)算原則，本計(jì)算書將變截面之上的部分(直徑1.6 m)視為墩，變截面之下部分(直徑1.8 m)視為樁)；控制截面左(右)B為中風(fēng)化層標(biāo)高處左(右)樁截面。具體劃分如圖4 所示。限于篇幅，不再給出截面計(jì)算數(shù)據(jù)。

5 結(jié) 語

(1) 12#墩左右兩墩樁基均滿足嵌入基巖有效深度要求；

(2) 12#墩左右兩墩樁基正截面軸向受壓承載力均滿足規(guī)范要求；

(3) 12#墩左右兩墩墩身各控制截面按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算時(shí)，其正截面承載力均滿足規(guī)范要求；

(4) 12#墩左右兩墩各控制截面按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算時(shí)，其正截面抗壓承載力均滿足規(guī)范要求。

圖4 12#墩縱向水平力計(jì)算控制截面劃分

本文2#墩的具體處理方案須經(jīng)以上單位核準(zhǔn)后可采用。相關(guān)工程實(shí)例借鑒參考。

[1] 王伯惠,徐風(fēng)云.柔性墩臺梁式橋設(shè)計(jì)[M].北京:人民交通出版社,1994.

[2] 袁倫一.連續(xù)橋面簡支梁橋墩臺計(jì)算實(shí)例[M].北京:人民交通出版社,1994.

2015-04-17

黃飛星(1982-)，男，江蘇省南通人，工程師，主要從事公路橋梁的施工工作。

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1008-3383(2015)11-0111-01