雙柱墩橋梁橫橋向墩身剪力設計值計算與分析

于繼克 李 果

（貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081）

在我國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。而其橫橋向抗剪計算較為復雜，部分工程人員對雙柱墩橋梁橫橋向的抗剪設計計算存在諸多疑惑。因此，很有必要對其抗剪計算進行梳理和分析，為今后的抗震設計提供參考。

1 工程概況

西南地區某跨徑布置為3×40m 二級路上的簡支梁橋，橋面寬度為12.1m。該橋上部結構采用預應力鋼筋混凝土（后張） T 梁，下部結構墩柱形式采用混凝土雙柱式橋墩，橋墩為圓形實心截面，直徑R=1.8m，墩高H=7.5m；混凝土保護層厚度為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。上部結構采用C50 混凝土，下部結構采用C30 混凝土。

2 建模分析

2.1 地震動

根據《公路橋梁抗震設計細則》 （JTG/T B02-01-2008）可知，該橋的抗震設防類別為B 類。該橋的設防烈度為8度，設計基本地震動加速度峰值為0.3g。該橋橋位區岸坡為基巖岸坡，橋墩覆蓋層厚度大于50m，為中硬的卵、碎石土層。根據規范可知，該橋的場地類別為II 類。根據《中國地震動反應譜特征周期區劃圖》 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 方法來計算地震作用效應。

2.2 模型參數

結構計算采用有限元計算軟件Midas Civil 進行，約束混凝土采用Mander 本構模型，無約束混凝土抗壓強度=20.1MPa，約束混凝土強度=25.40MPa，核心區混凝土面積=2.133 ，鋼筋采用Park 模型，鋼筋屈服強度=335MPa，鋼筋極限抗拉強度=490MPa,鋼筋硬化點應變=0.01，鋼筋極限應變=0.10，鋼筋彈性模量E=2.0× MPa。

3 橫橋向抗剪計算

經建模分析計算，上部結構傳遞到1#墩蓋梁上的豎向內力為6695.9kN，現將該內力施加于1#墩蓋梁質心，單獨取1#墩進行分析計算。計算步驟：

（1） 假設墩柱軸力為恒載軸力；

（2） 按截面實際配鋼筋，采用材料強度標準值，計算出各墩柱的塑性鉸區域截面的超強彎矩；

（3） 計算各墩柱相應于其超強彎矩的剪力值，計算各墩柱剪力之和Q（kN）；

（4） 將Q 按正負方向分別施加于蓋梁質心處，計算各墩柱所產生的軸力（如圖1 所示）；

圖1 墩柱橫橋向軸力計算模式圖

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

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

（7） 計算各墩柱的頂、底部區域剪力設計值。

現將按上述步驟計算得到的結果列于表1。

表1 橫橋向橋墩抗剪設計值計算結果表

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%，滿足規范要求的小于10%的規定。由步驟（4）可知，剪力Q 可以按正、負方向分別施加于蓋梁質心，所以橫橋向的剪力設計值為3836.8kN。

4 結語

對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，會在墩柱中產生較大的動軸力，而墩柱軸力的變化會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），通過迭代計算出各墩柱塑性鉸區域截面超強彎矩。