轉體施工T型剛構橋橋墩輕型化設計及地震響應分析

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。