浅谈桥墩系梁的设计.pdf

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1、2012年7月馥阿固爱瞄交通建设浅谈桥墩系梁的设计郭先耀(宁德市交通工程勘察设计院)摘要：借助工程实例简单介绍了桥墩系梁的计算过程。通过系梁布置定性分析和墩柱承载力定性分析，提出系梁在桥墩结构中的作用，为合理布置桥墩系梁起到一定的指导作用，有一定的参考价值。关键词：桥墩系梁；设计；定性分析双柱墩高度大于6～8m时，往往在柱中部设置横系梁以加强双柱墩的整体性，同时也是抗震措施之一，柱与桩结合处尚应设置横系梁。传统观点认为横系梁一般不直接承受外力，可不作内力计算m21。规范中仅对横系梁的截面高、宽取值范围及配筋

2、的构造要求作了规定[3】。在各种侧向力的作用下，系梁消耗了大量的内力，减轻侧向作用对墩柱及盖梁的影响，起到关键的作用。横系梁的剐度、布置方式和数量都会影响到双柱墩的抗震性能和破坏模式，合理设计横系梁能使横系梁在地震作用下起到“保险丝’惮元的作用，保护墩身结构的安全【41。本文从这个观点出发，借助工程实例，通过计算分析加以论证。1工程简介位于省道$202线寿宁犀溪至湄洲岛公路宁德市境内段寿宁城关至南溪段C标的尤溪大桥，全长为126．16m，上部采用预应力简支空心板，下部采用双柱式墩，桩基础，桥台采用桩接盖梁，

3、最大桥高为23．50m。桥墩盖梁、系梁截面为矩形截面，尺寸如下：桥墩盖梁为b奠hFl．8mxl．4m墩问系梁为b。xhd=1．2m×1．4m桩问系梁为b，xh,=1．4mxl．6m桩柱均为圆形截面，桩径1_6m、柱径1．5m，系梁间距5m，采用C30混凝土，桩基为嵌岩桩。桥墩一般构造图如图1：图1桥墩一般构造图2计算初步分析系梁构件受到多种作用，恒载作用效应中除系梁自重外，其他部位的恒载作用效应未分布到系梁上。排架墩台在横桥向由盖梁、系梁与柱(桩)组成框架结构，计算中一般考虑系梁自重、水流冲击力、风载及地震

4、作用。3计算流水压力限于篇幅，主要讨论3号桥墩系梁的计算。根据《公路桥涵设计通用规范(JTGD60—2004)))4．3培条，有：由于是圆柱形桥墩，故K：0．8墩柱直径为1．5m，迎水墩高约9m经计算，流速约为V=6m／s计算得水流冲击力为：Fw=KA{}--0．8×(9×1．5)x芝i暑=194．4(kN)4计算风压力根据《公路桥涵设计通用规范(JTGD60—2004)》4．3．7条，计算风载压力如下：100年一遇基本风压值取Wo=0．35kN／m2设计风速重现期换算系数取ko=0．90按起伏较大的丘陵地

5、，地表粗糙类别按D类地形、地理条件系数取ks=1．40阵风风速系数取ks=1．70F“Fk出IksWrIAwh(1)Wd=掣生(2)二gw庐翼且(3)29Va=k2ksklo(4)由式(2)得：wd_-]粤．，"／(k2，ksVlo)"一j粤x(k2k5)2=ka溉上gzg由式(1)得：F“=koklk3WdA“=koklk3k22k5研4“4．1计算上部风载(1)计算k。普通实腹桥梁上部构造的风载阻力系数计算：桥梁B=9．0m，迎风面高度为H=2．16m，鲁=害；苦=4．167，故：kl=2．1—0“鲁域

6、2l一0．1(器)_1．683(2)计算k：风速高度变化修正系数内插得：k：兰旦等×(23．5—20)+0．79=0．81l(3)计算结果Fwh=k0I【lk3k22k5zwcA伸=0．90x1．683x1．40×0．8112x1．702x35x0．01A讪=1．411A“按风压全桥分布考虑，对于侧向刚度较大的分担较多的风载，反之亦然。而对于简支板梁桥面连续的结构，其上部侧向抗弯刚度较大，如果加以考虑，使得计算弯得十分复杂。为了简化计算，采用如下偏保守处理。由于3号墩较高，侧向刚度较小，故偏安全取一跨风载作

7、用力，即：F。=1．411A。=I．41lx2．16x20=61．0kN4．2下部风载计算(1)计算k、DX／面o=1．5x、／o．35=o．887412<5．8；墩高h=22．5m，高宽比旨=罟=15；kl=j；：三：争×(15—10)+0．9=0．95。(2)计算k：风速高度变化修正系数内插得：k：=旦!；吾：j!i里×(22．5—20)+0．79=0．805Fwh=koklk3l【22k捌Awh=O．90×O．95×1．40x0．8052x1．702x35x0．01Awh=·131·口nU交通建设口E

8、EⅡ2012年7月0．785A^(3)计算结果每米风载qf0．785x1．5=1．1775(kN／nO5计算模型及结果5．1计算模型采用西安方舟计算机公司研发的桥梁通CAD计算，得最大弯矩出现在入土深度约2．5m的位置。将桩底固结，将距桩项2．5m的位置水平方向约束，采用同豪土木公司研发的桥梁博士建立如下模型：●兀平曩田■直下暑■图2计算模型’节点13、14固结，节点ll、12水平约束。节点l作用水平向右风载作用