双柱墩桥梁横桥向墩身剪力设计值计算与分析

于继克 李 果

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550081）

在我国建成的中小跨径桥梁中，钢筋混凝土双柱墩桥梁占有很大的比例。而其横桥向抗剪计算较为复杂，部分工程人员对双柱墩桥梁横桥向的抗剪设计计算存在诸多疑惑。因此，很有必要对其抗剪计算进行梳理和分析，为今后的抗震设计提供参考。

1 工程概况

西南地区某跨径布置为3×40m 二级路上的简支梁桥，桥面宽度为12.1m。该桥上部结构采用预应力钢筋混凝土（后张） T 梁，下部结构墩柱形式采用混凝土双柱式桥墩，桥墩为圆形实心截面，直径R=1.8m，墩高H=7.5m；混凝土保护层厚度为d=6cm；桥墩的主筋采用HRB335，直径=25mm，共配62 根主筋；箍筋采用HRB335，直径为=16mm；桥墩箍筋加密段间距为s=0.1m。上部结构采用C50 混凝土，下部结构采用C30 混凝土。

2 建模分析

2.1 地震动

根据《公路桥梁抗震设计细则》 （JTG/T B02-01-2008）可知，该桥的抗震设防类别为B 类。该桥的设防烈度为8度，设计基本地震动加速度峰值为0.3g。该桥桥位区岸坡为基岩岸坡，桥墩覆盖层厚度大于50m，为中硬的卵、碎石土层。根据规范可知，该桥的场地类别为II 类。根据《中国地震动反应谱特征周期区划图》 可知，该桥的特征周期为0.40s。本文中振型组合方式采用的CQC 方法来计算地震作用效应。

2.2 模型参数

结构计算采用有限元计算软件Midas Civil 进行，约束混凝土采用Mander 本构模型，无约束混凝土抗压强度=20.1MPa，约束混凝土强度=25.40MPa，核心区混凝土面积=2.133 ，钢筋采用Park 模型，钢筋屈服强度=335MPa，钢筋极限抗拉强度=490MPa,钢筋硬化点应变=0.01，钢筋极限应变=0.10，钢筋弹性模量E=2.0× MPa。

3 横桥向抗剪计算

经建模分析计算，上部结构传递到1#墩盖梁上的竖向内力为6695.9kN，现将该内力施加于1#墩盖梁质心，单独取1#墩进行分析计算。计算步骤：

（1） 假设墩柱轴力为恒载轴力；

（2） 按截面实际配钢筋，采用材料强度标准值，计算出各墩柱的塑性铰区域截面的超强弯矩；

（3） 计算各墩柱相应于其超强弯矩的剪力值，计算各墩柱剪力之和Q（kN）；

（4） 将Q 按正负方向分别施加于盖梁质心处，计算各墩柱所产生的轴力（如图1 所示）；

图1 墩柱横桥向轴力计算模式图

（5） 将合剪力Q 产生的轴力与恒载轴力组合后，采用组合的轴力，返回步骤（2） 进行迭代计算，直到相邻2 次计算各墩柱剪力之和相差在10%以内；

（6） 采用上述组合中的轴力最大压力组合，按步骤（2）计算各墩柱塑性铰区域截面超强弯矩；

（7） 计算各墩柱的顶、底部区域剪力设计值。

现将按上述步骤计算得到的结果列于表1。

表1 横桥向桥墩抗剪设计值计算结果表

由上表可知，第一次迭代后，相邻两次各墩柱剪力之和相差为3.8%，满足规范要求的小于10%的规定。由步骤（4）可知，剪力Q 可以按正、负方向分别施加于盖梁质心，所以横桥向的剪力设计值为3836.8kN。

4 结语

对于双柱墩和多柱墩桥梁（含有系梁双柱墩和多柱墩桥梁），在横桥向地震作用下，会在墩柱中产生较大的动轴力，而墩柱轴力的变化会引起钢筋混凝土墩柱极限弯矩的改变，因此，建议采用静力推到分析方法（Pushover 方法），通过迭代计算出各墩柱塑性铰区域截面超强弯矩。