双柱花瓶墩横向系杆力分析

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1、2012年6月第6期城市道桥与防洪桥梁结构117双柱花瓶墩横向系杆力分析周浩(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市2~029)摘要：对于城市高架桥常用的双柱花瓶式桥墩，其平面杆系模型难以准确计算系梁横向受力，结果往往偏于不安全。采用ANSYS实体有限元模型进行计算，并根据应力迹线绘制“撑杆一系杆体系”简化模型，分析各参数对横向系杆力的影响，并给出一种简便的计算方法。关键词：双柱花瓶墩；实体有限元；撑杆一系杆模型中图分类号：U443．2文献标识码：A文章编号：1009—7716(2012)06一O117—05杆系0前言：。一顶双柱花瓶桥墩由于造型优美

2、，近些年已经被4杆系广泛运用在城市高架桥梁以及立交主线桥梁中。底8642O书由于墩顶段成花瓶形，在支座反力的作用下墩顶130190270330430系梁横桥向会产生较大的水平拉力，需根据计算，．实体顶在系梁内配置合适数量的横向钢筋，避免系梁横：：：

3、向承载力的不足或裂缝的产生。桑接庸／m4实体底1杆系计算存在的问题图2系梁顶、底横向正应力变化趋势图1．1与有限元结果的差异1．2分析与结论杆系计算是设计中较常采用的简化算法。将系梁由于处于外力集中作用点附近，而且截面墩柱及系梁离散成平面梁单元，墩底固结，通过施突变，即处于所谓的“被扰乱区”，其受力不满足平加支座反

4、力，求得系梁内力，再进行配筋设计。截面假定，沿高度方向剪应力也并非均匀分布。杆通过与某墩实体有限元计算比较，笔者发现，系模型无法准确模拟该节点区域受力，计算结果这两种计算方法结果存在一定差异：杆系计算比偏于不安全，会导致受力钢筋配置不足，引起结构实体有限元计算所得系梁顶、底拉、压应力均偏安全隐患。建议采用实体有限元方法进行计算，指小。但随着系梁长度的增加，差异会逐渐降低。见导配筋。图1、图22有限元分析方法2．1建立有限元模型采用有限元分析软件ANSYS建立实体模型，单元采用Solid95，物理参数为：混凝土C40弹性模量3．25×104MPa，密度为2600

5、kg／m、泊松比为0．167。支座反力取1000t，按均布荷载加在垫石上。约束采用墩底固结。见图3、图4。2．2求横向系杆力将模型沿系梁中心截开，根据截面上的横桥向正应力分布绘制拉应力图，如图5。对该应力图进行积分，求得系梁横桥向拉力图1某立交主线中墩构造立面图(单位：cm)值。收稿日期：2012—02—27·b=2951．96(kN)(1)作者简介：周浩(1981一)，男，江西铅山人，工程师，从事桥梁设计工作。式(1)中：——横向拉力值，N；2012年6月第6期城市道桥与防洪桥梁结构119度、墩柱厚度日、系梁厚度b以及墩柱半径R等表3墩柱宽度D对系杆力影响表

6、主要参数进行分析。4．1系梁高度n以某工程桥墩为例，仅变化系梁的高度，从90em变化至210em，其他参数不变，计算结果见表1。该桥墩模型D=140em，B=b=140em，e=55em，L=380em，H=800cm，R=984em。为便于分析，取支座反力N=10kN，=5em，h0=一。计算表明：随着系梁高度的增加，0值逐渐减160em、170em，与系梁等厚，其他参数不变，计算小，横向系杆力逐渐增加，但增速逐渐放缓。当所得结果如表4。计算表明：墩柱厚度与系杆力成系梁高度增加到一定时，系杆力趋近于不变。正比，随着墩柱的变厚，0值逐渐减小，系杆力线性表1系梁

7、高度h对系杆力影响表增大，但变化幅度很小。表4墩柱厚度B对系杆力影响表4．5墩柱高度，_，墩柱高度日分别取500em、600em、700cm、800cm、900em、1000em，其他参数不变，计算所得结果如表5。计算表明：墩柱高度与系杆力成正4．2支座偏心距e比，随着墩柱的加高，0值逐渐减小，系杆力线性增支座偏心e分别取45em、50cm、55em、60cm、大。65cm、75em，其他参数不变，计算所得结果如表2。计算表明：支座偏心位置与系杆力成正比，随着表5墩柱高度H对系杆力影响表支座距墩柱底中心偏心距离的加大，0值逐渐减小，系杆力增加显著。表2支座偏心

8、e对系杆力影响表4．6墩柱半径月墩柱半径尺分别取780em、880em、984cm、1080cm，其他参数不变，计算所得结果如表6。4．3墩柱宽度D计算表明：墩柱半径R与系杆力成正比，随着半墩柱宽度D分别取130cm、140em、150cm、径的加大，0值逐渐减小，系杆力线性增大，但变160cm、170cm，其他参数不变，计算所得结果如化的幅度不大。表3。计算表明：墩柱宽度与系杆力成反比，随着墩4．7系梁长度L柱的加宽，0值逐渐增大，系杆力则线性减小。系梁长度从320em变化至1000em，其他4．4墩柱厚度8参数不变，计算所得结果如表7。计算表明：系梁墩柱厚

9、度日分别取130cm、140cm、15