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轉體施工T型剛構橋橋墩輕型化設計及地震響應分析

2019-06-18 07:16:52王昌杰
四川水泥 2019年4期
關鍵詞:承載力混凝土設計

王昌杰

(核工業西南勘察設計研究院有限公司,四川 成都 610061)

0 工程概況

項目為2×100m 的跨鐵路轉體T 構橋,平面位于R=150m 的圓曲線,上部結構為變高鋼箱梁,轉體角度55o 。下部結構主墩采用空心薄壁墩,墩高11m,截面設計見圖1。

圖1 混凝土墩截面圖(m)

圖2 鋼橋墩截面圖(m)

圖3 鋼混組合橋墩截面圖(m)

圖4 UHPC 橋墩截面(m)

1 橋墩截面優化設計

(1)鋼橋墩:具有強度高、自重輕、施工維修方便等特點,結合鋼結構設計規范,擬定合理鋼墩截面見圖2,鋼板厚度為24mm,加勁鋼板厚16mm,寬度為160mm,間距500mm。

(2)鋼混組合橋墩截面:轉體前僅施工鋼結構部分,只考慮承受部分結構恒載作用,轉體到位后,在鋼墩艙室內澆筑混凝土,分擔后期橋面鋪裝護欄等荷載作用,混凝土與鋼板通過加勁肋緊密連接,增強了鋼板的剛度和穩定性,抗震性能也較好[1]。通過結構分析計算,設計鋼混組合截面鋼板厚度為16mm,混凝土的灌注情況及橋墩尺寸設計見圖3。

(3)UHPC 橋墩截面:超高性能混凝土(UHPC)是一種高強度、高韌性、低孔隙率的超高強水泥基材料,良好的材料性能使得同等受力條件下的結構薄壁化,許多結構可完全不配置普通鋼筋,僅在需要時配置預應力筋[2]。對于T 構橋橋墩設計優化,設計的UHPC 橋墩截面見圖4。

2 輕型化橋墩結構對于橋梁結構抗震性能的影響分析

采用Midas Civil 有限元分析軟件建立全橋空間桿系有限元模型見圖5,主梁采用板單元,主梁、橋墩、承臺、基礎均采用梁單元模擬,主墩與鋼箱梁的連接采用主從約束。

圖5 MIDAS 有限元分析模型

表4 E1 地震下的主墩墩底最大內力及承載力驗算

表5 E2 地 震下的主墩墩底最大內力及承載力驗算

表6 E2 地震作用下主墩墩頂最大位移

3 結論

(1)該轉體施工T 構橋,通過橋墩輕型化設計,可較大程度減輕轉體重量,優化橋墩抗震受力性能。

(2)地震作用下,鋼混組合墩抗彎承載力增幅明顯,且縱橫向抗彎承載力安全系數相近,結構設計合理;且E2 地震下,墩頂位移響應降幅顯著,抗震性能較好,對于高烈度地區的T 構橋是一種較為合理的橋墩形式。

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