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摘要：本文采用有限元分析软件Midas Civil对6跨30米的预应力砼简支T梁高墩进行建模分析，介绍了高墩抗震设计要点与计算过程，检算轴心受压和偏心受压承载能力等内容，为高墩桥梁抗震设计提供有益的参考。
关键词：桥梁；高墩；抗震；计算
1概述
1.1桥梁情况概述
随着我国公路建设的日新月异，高墩桥梁也越来越多。尤其是我国很多地方地形特殊，西南、西北地区以山区居多，地形复杂、山高坡陡，在兴建公路时由于地形和地貌的需要，常常会使用很多高桥墩，且墩高相差悬殊。
老深沟大桥为跨越峡谷而设，峡谷两侧地势陡峭，桥位区高低起伏很大，其间上跨排水渠、旧路和金河。老深沟大桥上部结构采用3×30+3×30m预应力砼简支T梁、桥面连续。下部结构桥墩采用双柱式圆墩、桩基础和空心薄壁墩、群桩基础；桥台采用桩柱式桥台，桩基础。其中伸缩缝处墩高38米，而桥面连续的4号桥墩达到了35米。
3号、4号桥墩为空心薄壁墩，纵桥向尺寸为2.1米线型变化至3.05(2.975)米、横桥向尺寸为4.2米，壁厚为0.45米。
1.2 主要技术标准
桥梁设计采用的主要技术标准如下：
1)设计荷载：公路－Ⅰ级汽车荷载。
2) 地震基本烈度：Ⅶ度。
3) 设计安全等级：一级。
2 计算参数与模型建立
2.1计算模型
本次计算采用MIDAS/CIVIL 2015建立空间模型进行计算，为考虑上下部结构的相互作用，所有结构部位都进行准确的模拟。T梁、盖梁、桥墩、承台和桩基采用空间梁单元模拟，并考虑剪切变形的影响。支座采用双线性弹簧单元。计算模型以顺桥向为X轴，横桥向为Y轴，竖向为Z轴。
材料使用情况及其材料特性：T梁采用C50、盖梁和桥墩采用C40、承台和桩基采用C30。材料特性按照JTG04取值，各构件材料特性见表1所示。
表1 材料特性表
图1 X向反应谱桥墩弯矩（kN*m）
图2 Y向反应谱桥墩弯矩（kN*m）
2.2边界条件
支座边界条件：成桥状态结构的边界条件，在实际支座的位置建立上下两个节点，节点之间采用弹性连接，弹性连接刚度按支座的实际刚度输入。一个支座的刚度为：
桩基顶部与承台采用刚性连接。
2.3荷载输入
（1）自重荷载：考虑到预应力混凝土取值26kN/m3,z方向系数取1.04。
（2）二期荷载：
桥面铺装为20cm，考虑两边的防撞护栏，二期恒载共计60kN/m，以均布荷载的方式施加于主梁单元上。
（3）汽车荷载
根据JTG D60-2015《公路桥涵设计通用规范》的规定执行，即：车道均布荷载Qk=10.5 KN/m，车道集中荷载Pk=320KN，模型中按二车道进行布置。
（4）体系温差
结构体系温差取±20℃。
（5）汽车制动力
水平制动力为H=(10.5×90+320)*2×10%=253KN，以均布力的形式施加于主梁上。
（6）风荷载
根据JTG D60-2015《公路桥涵设计通用规范》第4.3.7条计算，以静力均布荷载方式加载主梁和桥墩上。
（7）反应谱荷载
根据本桥所处位置的地震参数及《公路桥梁抗震设计细》JTG TB02-01-2008第3.1.2条，对于大跨跨径不超过150m的高速公路、一级公路上的桥梁，单跨跨径不超过150的二级公路上的特大桥、大桥设防类别是B类。具体输入如下图：
2.4 施工阶段
主要分三个阶段：
（1）下部桩基、承台、桥墩、盖梁
（2）施工上部结构
（3）收缩徐变10年
2.5 最终模型
全桥共222个单元、313个节点。
3 静力验算
3.1荷载组合
结构的计算按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）进行计算，对各构件进行持久状况承载能力极限状态验算、持久状况正常使用极限状态验算。
荷载组合分为承载能力极限状态下的基本组合、正常使用极限状态下的短期、长期效应组合和弹性阶段作用效应组合(标准值组合)。荷载组合按照《公路桥涵设计通用规范》JTG D60—2004进行组合，利用程序提供的混凝土设计，自动生成各种荷载工况的组合，共126种荷载组合情况。
3.2反应谱荷载计算结果
X、Y向反应谱地震荷载计算结果（图1、图2）
3.3桥墩极限承载能力验算
高墩的单元编号为211~222，其中211为墩顶单元，其余为依次往下的单元编号。
轴心、偏心受压状态验算：从计算结果可以看出，轴心受压和偏心受压承载能力满足要求。
4 结论
通过整体模拟分析，本桥桥墩轴心受压和偏心受压承载能力满足要求。随着社会的进步，我国各地都新建了很多公路项目，桥梁工程是必不可少的组成部分，桥梁工程的设计质量对桥梁的使用性能和质量安全具有重要影响。近年来高墩在公路桥梁工程中的应用越来越广泛，本文结合工程实例，分析了公路桥梁高墩设计与计算，希望可以起到抛砖引玉之作用。
参考文献
[1] JTG/T B02-01—2008，公路桥涵抗震设计细则 [S].
[2]JTG D62—2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[3]JTG D60—2015，公路桥涵设计通用规范[S].
论文作者:徐科
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
标签：荷载论文; 桥墩论文; 组合论文; 公路论文; 桥涵论文; 桥梁论文; 支座论文; 《基层建设》2017年第27期论文;