某大橋引橋墩柱承載力分析

李連生

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西渭南 714000）

1 工程概況

某大橋引橋橋梁起點(diǎn)處至海棠路段、濱河北路至終點(diǎn)段橋?qū)?3 m，橫斷面布置為0.5 m（護(hù)欄）+2.75 m（非機(jī)動(dòng)車(chē)道）+8 m（機(jī)動(dòng)車(chē)道）+0.5 m（隔離墩）+8 m（機(jī)動(dòng)車(chē)道）+2.75 m（非機(jī)動(dòng)車(chē)道）+0.5 m（護(hù)欄），如圖1（1）所示。

第9聯(lián)的上部結(jié)構(gòu)采用等寬等高現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁（3×31.2 m），箱梁寬度23m，單箱四室斷面，直腹板。箱梁高度1.7 m，單側(cè)懸臂長(zhǎng)度2.0 m。箱梁頂板厚度0.22m，底板厚度0.2～0.4 m，腹板厚度0.45～0.6 m。

引橋下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、樁接蓋梁橋臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。墩柱采用圓形截面，現(xiàn)澆梁墩柱直徑為1.5 m，橫橋向共設(shè)置3個(gè)墩柱，兩側(cè)柱高3.05 m（中間3.2 m）。墩柱承臺(tái)之間通過(guò)1.8m高，1.5 m寬的系梁，橋墩承臺(tái)下設(shè)兩根直徑為1.2 m的鉆孔灌注樁，如圖1（2）所示。

圖1 某墩柱布置圖（單位:cm）

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，N1墩柱支座中心向線路中心方向橫向偏移75 mm，如圖1（3）所示。

2 相關(guān)參數(shù)

（1）支座：現(xiàn)澆梁采用型號(hào)為SHDR1170×1170×321G1.0(20)的橋梁超高阻尼隔震橡膠支座，支座承載力12500 kN。

（2）墩柱配筋：縱向主筋40C28、箍筋C16，沿周邊均勻配置的縱向鋼筋的配筋率ρ=As/A=40×282/15002=1.394%；墩柱半徑r=1500/2=750 mm，環(huán)狀箍筋半徑rs=750－45－16－28/2=675 mm；HRB400鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fsd=330MPa ，如圖2（2）所示；

圖2 支座與墩柱斷面圖

（3）墩柱混凝土：C35的混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd=16.1MPa。

3 墩柱承載力分析

3.1 抗壓極限承載力

《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG3362-2018）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)范》）的附錄F.0.1規(guī)定：當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C30～C50、縱向鋼筋配筋率在0.5%～4%之間時(shí)，沿周邊均勻配置縱向鋼筋的圓形截面鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件，其正截面抗壓承載力計(jì)算應(yīng)符合下列要求：

式中：un—構(gòu)件相對(duì)抗壓承載力，按表1確定

本橋某墩柱鋼筋所在鋼環(huán)半徑與構(gòu)件截面半徑之比rs/r=675/750=0.9，又因?yàn)椋?/p>

表1 圓形截面鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件正截面相對(duì)抗壓承載力N u

3.2 抗壓極限彎矩

《規(guī)范》條文說(shuō)明的附錄F中，給出了極限承載力的計(jì)算公式：

其中，α是對(duì)應(yīng)于受壓區(qū)混凝土截面面積的圓心角（rad）與2π的比值，其取值范圍是：0＜α≤1。

《規(guī)范》5.3.8給出了縱向受拉普通鋼筋截面面積與全部縱向普通鋼筋截面面積的比值αt的計(jì)算公式（5.3.8-3），當(dāng)α大于0.625時(shí)，取αt為0：

因?yàn)镹u=nuAfcd，所以（式1）變形為：

代入相關(guān)數(shù)據(jù)后得到：

注意到式（3）中αt的取值要求是：當(dāng)α大于0.625時(shí)，取αt為0。在0＜α≤1的范圍內(nèi)，α按照0.001的步長(zhǎng)代入式（4）試算后得到：α=0.771。

把α=0.771代入式（2）的右邊，得到：

（式2）的左邊有：32776× 1.0×0.075=2458.2kN· m 。

可見(jiàn)，α=0.771能夠使式（2）成立，計(jì)算無(wú)誤。

4 結(jié)論

由上述計(jì)算可知，某大橋引橋某墩柱的抗壓極限承載力以及抗壓極限彎矩是符合《規(guī)范》和施工設(shè)計(jì)文件要求的。