转体施工T型刚构桥桥墩轻型化设计及地震响应分析

王昌杰

（核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610061）

0 工程概况

项目为2×100m 的跨铁路转体T 构桥，平面位于R=150m 的圆曲线，上部结构为变高钢箱梁，转体角度55º 。下部结构主墩采用空心薄壁墩，墩高11m，截面设计见图1。

图1 混凝土墩截面图（m）

图2 钢桥墩截面图（m）

图3 钢混组合桥墩截面图（m）

图4 UHPC 桥墩截面（m）

1 桥墩截面优化设计

（1）钢桥墩：具有强度高、自重轻、施工维修方便等特点，结合钢结构设计规范，拟定合理钢墩截面见图2，钢板厚度为24mm，加劲钢板厚16mm，宽度为160mm，间距500mm。

（2）钢混组合桥墩截面：转体前仅施工钢结构部分，只考虑承受部分结构恒载作用，转体到位后，在钢墩舱室内浇筑混凝土，分担后期桥面铺装护栏等荷载作用，混凝土与钢板通过加劲肋紧密连接，增强了钢板的刚度和稳定性，抗震性能也较好[1]。通过结构分析计算，设计钢混组合截面钢板厚度为16mm，混凝土的灌注情况及桥墩尺寸设计见图3。

（3）UHPC 桥墩截面：超高性能混凝土(UHPC)是一种高强度、高韧性、低孔隙率的超高强水泥基材料，良好的材料性能使得同等受力条件下的结构薄壁化，许多结构可完全不配置普通钢筋，仅在需要时配置预应力筋[2]。对于T 构桥桥墩设计优化，设计的UHPC 桥墩截面见图4。

2 轻型化桥墩结构对于桥梁结构抗震性能的影响分析

采用Midas Civil 有限元分析软件建立全桥空间杆系有限元模型见图5，主梁采用板单元，主梁、桥墩、承台、基础均采用梁单元模拟，主墩与钢箱梁的连接采用主从约束。

图5 MIDAS 有限元分析模型

表4 E1 地震下的主墩墩底最大内力及承载力验算

表5 E2 地 震下的主墩墩底最大内力及承载力验算

表6 E2 地震作用下主墩墩顶最大位移

3 结论

（1）该转体施工T 构桥，通过桥墩轻型化设计，可较大程度减轻转体重量，优化桥墩抗震受力性能。

（2）地震作用下，钢混组合墩抗弯承载力增幅明显，且纵横向抗弯承载力安全系数相近，结构设计合理；且E2 地震下，墩顶位移响应降幅显著，抗震性能较好，对于高烈度地区的T 构桥是一种较为合理的桥墩形式。