CN112681116A

CN112681116A - 一种桥梁花瓶墩墩顶配筋设计方法

Info

Publication number: CN112681116A
Application number: CN202011538936.1A
Authority: CN
Inventors: 陈维; 刘宇闻; 程建波; 王江
Original assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd; Wisdri Urban Construction Engineering Technology Co Ltd
Current assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd; Wisdri Urban Construction Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2020-12-23
Filing date: 2020-12-23
Publication date: 2021-04-20

Abstract

本发明公开了一种桥梁花瓶墩墩顶配筋设计方法，其特征在于，包括以下步骤：基于墩顶竖向力设计值，计算桥墩横向拉力计算：T_d＝2N_d((e‑b)/4h₀+a/2)公式中，T_d为墩顶的横向拉杆内力设计值；N_d为墩顶的竖向力设计值；e为双支座的中心距；b为支座垫石横向宽度；a为桥墩等宽段实际应力线距离边缘水平距离；h₀为截面有效高度；根据公式γ₀T_d≤f_sdA_s，对花瓶墩墩顶进行配筋设计；γ₀为桥涵结构重要性系数；f_sd为普通钢筋抗拉强度设计值；A_s为拉杆中的普通钢筋面积。本发明极大的简化了花瓶墩结构的计算难度，可以适用于桥梁花瓶墩的计算，提高了桥梁花瓶墩墩顶配筋设计效率同时能实现降低工程风险、节约投资。

Description

一种桥梁花瓶墩墩顶配筋设计方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种桥梁花瓶墩墩顶配筋设计方法。

背景技术

近年来，随着我国经济建设飞速发展，交通流量迅猛增加，城市高架桥和跨线桥日益增多，公众审美品位不断提高。桥梁设计开始追求技术经济合理与环境协调的景观效果，墩台设计开始抛弃传统的重力式桥墩，向纤细、美观的轻型桥墩发展，特别是花瓶墩近几年在国内广泛运用。

花瓶墩支座局部位于墩柱外，导致支座间产生较大横向拉应力，不同于普通受压构件。由于曲线过渡段的存在，不同于传统盖梁式桥墩，墩顶区域受力复杂，初等结构力学理论并不适用。

对于《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中桩基承台的“撑杆——拉杆体系方法”进行墩顶拉力计算，难以了解构件真实应力分布情况，可能造成配筋不足导致安全事故或配筋浪费不经济的情况。该规范第8.5.3条规定a＝0.15h₀，计算直接考虑将桥墩外表面弧线到变直线处截面中心作为简化力线的交汇点作为最不利的验算截面。拉杆拉力值与实体有限元的结果差异很大，且远小于有限元算出的拉力值，简化计算偏不安全。因此a＝0.15h₀的假设并不适用于独柱花瓶墩的系杆力计算。而从有限元模型应力流的结果可以看出，简单的将桥墩外表面弧线到变直线处截面中心作为简化力线的交汇点作为最不利的验算截面h，h越大，与应力流的差异也越大。故有必要优化适合独柱墩花瓶墩系杆力的计算参数a的取值和截面高度h的取值。

根据新规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)公式第8.4条拉压杆体系计算，计算直接考虑将桥墩外表面弧线到变直线处截面中心作为简化力线的交汇点作为最不利的验算截面，从而算出拉杆的拉力值与实体有限元的结果存在差异，并且相比有限元计算的拉力值偏小，简化计算偏不安全。当支座中心线距离桥墩等宽段水平距离x≤h时，不适用盖梁模型算法。

本申请旨在提供了一种桥梁花瓶墩墩顶配筋设计方法，通过选取与结构尺寸相关计算参数，优化“拉压杆”模型的部分参数，计算桥梁花瓶墩墩顶横向拉力值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种桥梁花瓶墩墩顶配筋设计方法，极大的简化了花瓶墩结构的计算难度，可以适用于桥梁花瓶墩的计算，提高了桥梁花瓶墩墩顶配筋设计效率同时能实现降低工程风险、节约投资。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种桥梁花瓶墩墩顶配筋设计方法，包括以下步骤：

1)基于墩顶竖向力设计值，计算桥墩横向拉力计算：

T_d＝2N_d((e-b)/4h₀+a/2)

公式中，T_d为墩顶的横向拉杆内力设计值；N_d为墩顶的竖向力设计值，按基本组合取用；e为双支座的中心距；b为支座垫石横向宽度；a为桥墩等宽段实际应力线距离边缘水平距离；

h₀＝h-a_s，h₀为截面有效高度；a_s为受拉区钢筋合力点至受拉边缘距离；h为支座中心线处墩顶横向变宽度区段的高度；

2)根据公式γ₀T_d≤f_sdA_s，对花瓶墩墩顶进行配筋设计；

公式中，γ₀为桥涵结构重要性系数；f_sd为普通钢筋抗拉强度设计值；A_s为拉杆中的普通钢筋面积。

按照上述技术方案，在所述的步骤1)中，根据有限元分析取a＝0.25h₀。

按照上述技术方案，将最不利截面取支座中心线与墩外表面弧线的交点，作为最不利截面进行验算，以此作为h和h₀的测量基础。

按照上述技术方案，在所述的步骤1)和2)计算设计过程中，钢筋承担全部拉应力，混凝土不承担拉应力。

按照上述技术方案，桥梁满足以下条件0<x≤h，式中x为支座中心线距离桥墩等宽段水平距离，可采用“拉压杆模型”。

本发明具有以下有益效果：

本发明综合考虑了多种因素对花瓶墩墩顶配筋的影响，极大的简化了花瓶墩结构的计算难度，可以适用于桥梁花瓶墩的计算，提高了桥梁花瓶墩墩顶配筋设计效率同时能实现降低工程风险、节约投资。

附图说明

图1是本发明实施例中桥梁花瓶墩的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1所示，本发明提供的一个实施例中的桥梁花瓶墩墩顶配筋设计方法，包括以下步骤：

1)基于墩顶竖向力设计值，计算桥墩横向拉力计算：

T_d＝2N_d((e-b)/4h₀+a/2)

2)根据公式γ₀T_d≤f_sdA_s，对花瓶墩墩顶进行配筋设计；

进一步地，在所述的步骤1)中，根据有限元分析取a＝0.25h₀。

进一步地，将最不利截面取支座中心线与墩外表面弧线的交点，作为最不利截面进行验算，以此作为h和h₀的测量基础。

进一步地，在所述的步骤1)和2)计算设计过程中，钢筋承担全部拉应力，混凝土不承担拉应力。

进一步地，桥梁满足以下条件0<x≤h，式中x为支座中心线距离桥墩等宽段水平距离，可采用“拉压杆模型”。

图1中，c为支座中心线距墩顶边缘距离。

综上所述，通过对桥梁花瓶墩的有限元分析和规范公式的分析对比，优化“拉压杆”模型的部分参数，并进行验证。优化公式的计算结果与空间有限元结果基本吻合，可以适用于桥梁花瓶墩的计算，极大的简化了花瓶墩结构的计算难度。并为其它项目花瓶墩的简化计算积累了一定经验和依据。同时能实现降低工程风险、节约投资。根据有限元分析，桥梁花瓶墩墩顶部分受力与墩顶支座间距、支座垫石尺寸有关。同时墩顶几何尺寸也在一定程度上影响花瓶墩墩顶配筋设计，例如墩顶至墩身圆弧段竖向距离、圆弧半径，以及墩顶等宽段高度等。此外，支座中心线距离下部墩身边缘距离(即图中x值)，对悬挑部分配筋设计影响明显。本申请较现行规范公式，综合考虑了以上因素对花瓶墩墩顶配筋的影响，结合有限元实体模型应力流分布，使公式更贴近真实受力状况，对于工程设计具有很强的实际意义。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims

1.一种桥梁花瓶墩墩顶配筋设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)基于墩顶竖向力设计值，计算桥墩横向拉力计算：

T_d＝2N_d((e-b)/4h₀+a/2)

公式中，T_d为墩顶的横向拉杆内力设计值；N_d为墩顶的竖向力设计值；e为双支座的中心距；b为支座垫石横向宽度；a为桥墩等宽段实际应力线距离边缘水平距离；

2)根据公式γ₀T_d≤f_sdA_s，对花瓶墩墩顶进行配筋设计；

2.根据权利要求1所述的桥梁花瓶墩墩顶配筋设计方法，其特征在于，在所述的步骤1)中，a＝0.25h₀。

3.根据权利要求1所述的桥梁花瓶墩墩顶配筋设计方法，其特征在于，将最不利截面取支座中心线与墩外表面弧线的交点，作为最不利截面进行验算，以此作为h和h₀的测量基础。

4.根据权利要求1所述的桥梁花瓶墩墩顶配筋设计方法，其特征在于，在所述的步骤1)和2)计算设计过程中，钢筋承担全部拉应力，混凝土不承担拉应力。

5.根据权利要求1所述的桥梁花瓶墩墩顶配筋设计方法，其特征在于，桥梁满足以下条件0<x≤h，式中x为支座中心线距离桥墩等宽段水平距离。