双柱式花瓶桥墩设计分析
钢-混结合梁桥主梁顶升施工时双柱式花瓶桥墩空间受力分析
第37卷第6期2020年12月土木工程与管理学报J o u rn a l o f Civil E ngin eerin g an d M a n agem en tVol.37No.6Dec. 2020钢-混结合梁桥主梁顶升施工时双柱式花瓶桥墩空间受力分析熊振明(武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北武汉430015)摘要：借助某工程钢-混结合梁桥在主梁顶升施工过程中墩顶出现的裂缝现象，通过空间有限元程序M id as FEA建立实体单元对桥墩进行受力分析，验证该结构的安全性，通过成桥状态和顶升状态两种工况分析桥墩的 受力变化并作对比。
再根据花瓶墩顶“D区”类似“深梁”的受力特点，用实体计算所得的应力迹线绘制杆件，模拟规范中的拉压杆模型，采用规范中的拉压杆模型进行试验算，得出拉压杆模型并不适用于该类型桥墩系杆 力计算的结论，同时为受力复杂的该类型桥墩结构提供了一种计算方法以供参考。
明确了该顶升措施的利与 弊，提醒为应对主梁特定的施工工艺而加强构件局部配筋设计。
同时依据分析结果对施工中出现的裂缝问题 采取适当的措施进行修复。
关键词：钢-混结合梁桥；桥墩；顶升；有限元法；受力分析；拉压杆模型；验算中图分类号：U445.57 文献标识码：A文章编号：2095-0985(2020)06-0064-06Spatial Stress Analysis of Double-column Vase Pier During Jacking Construction of Main Beam of Steel-concrete Composite Beam BridgeXIONG Zhen-ming(W u h a n M u n ic ip a l E n g in e e rin g D esign &Research In s titu te Co L t d,W uh a n430015, C h in a)A b s t r a c t：W ith the h e lp of the cracks on the p ie r top of a steel-concrete com posite beam bridged u rin g the m ain beam ja c k in g c o n s tru c tio n，the solid elem ent is established by the spatial fin iteelem ent program M idas F E A to analyze the stress of the p ie r，and the safety of the structure is v e rifie d.The stress change of the p ie r is analyzed through two w o rk in g con d itio n s of bridg e com p le tion state and ja c k in g state.T hen acco rding to the stress characteristics of “D area”on the top of vase p ie r s im ila r to“deep beam”，the ba r is draw n w ith the stress trace obtained by solid c a lc u la tio n，and the tension and com pression ba r m odel in the code is sim u la te d.The s tru t-a n d-tie m odel in the sp e cificatio n is used fo r tria l c a lc u la tio n，and the test results show that the s tru t-a n d-tie m odel in the sp e cificatio n is not suita ble fo r the c a lc u la tio n of the tie force of th is type of bridg e p ie r.In a d d itio n，the paper provides a ca lc u la tio n m ethod fo r th is type of com p lica ted p ie r structure fo r refere nce.T he advantages and disadvantages of th is ja c k in g m easure are c la r ifie d，and the design of lo c a l reinforce m ent of components should be strengthened to deal w ith the sp e cific co n stru ction technology of m a in beam.A t the same tim e，acco rding to the analysis re s u lts，ap pro pria te measures are taken to re p a ir the cracks in the c o n s tru ctio n.K e y w o r d s：steel-concrete com posite b e a m；p ie r；ja c k in g；fin ite elem ent m e th o d；force a n a ly s is；s tru t-a n d-tie m o d e l；c h e ckin g ca lc u la tio n随着我国社会经济水平的高速发展，人们对 墩的应用也越广泛，但是由于花瓶墩墩顶的支座桥梁美观要求越来越高，在市政桥梁建设中，花瓶 作用边缘线越过墩底线等特点，受力比较复杂，不收稿日期：2019-11-25修回日期：2020-06-02作者简介：熊振明（1976-),男，江西乐安人，高级工程师，研究方向为桥梁结构设计（E-mail:26805276@)第6期熊振明：钢-混结合梁桥主梁顶升施工时双柱式花瓶桥墩空间受力分析• 65 •_(a )桥墩立面〇：)桥徵侧面图1垫石纵桥向两侧均凿除部分，共安装了 4个千斤 顶（如图2a 所示），同时在该墩的另一柱顶同一 位置也如同设置，并由电脑同步控制进行顶升。
浅谈花瓶墩的设计与计算
戴世宏, 费 梁( 东南大学建筑设计研究院交通分院, 江苏 南京210096)摘要: 以实际桥梁工程引桥为例, 介绍花瓶墩的设计与计算过程, 并根据花瓶墩的受力特点, 着重对这种类型桥墩的横 桥向应力进行详细的计算和分析, 结果表明, 墩顶横桥向拉应力较大, 需加强配筋; 桥墩剪应力较小, 仅需按构造配筋。
关键词: 花瓶墩; 横桥向; 拉应力; 剪应力 中图分类号: U443.22文献标识码: B文章编号: 1002- 4786( 2008) 09- 0068- 03Design and Calculation of Vase Pier sDA I Shi- hong , FEI Lia ng( Architectural Desig n & Research Institute of S outheast University , Traffic Branch , Nanjing 210096, China )Ab st r a c t : Taking practical bridge approach engineering for instance , the paper introduces the designand calculation process of vase piers , and emphasizes the detailed calculation and analyzes the stress o f this type of piers in transverse direction of bridge according to the stress characteristics of vase piers. The analysis results sho w that the tensile stress in the top of piers in transverse direction of bridge is great , the reinforcement should be strengthened. What ′s more , its shearing strength in piers is less , so the reinforcement should be done according to conformation.Key wor ds : vase pier ; transverse direction of bridge ; tensile stress ; shearing strength 引言随着社会经济的发展, 设计开始摒弃早期的以重力式圬工结构为主, 越来 1 人们对桥梁建设的要求越向纤细、美观的方向发展, 越来越多造型新颖的 越来越高, 不再单纯地追求经济实用, 而开始追求 技术经济合理与环境协调的景观效果。
花瓶式开口墩柱空间有限元分析及设计
反力按照支座实际大小以均 布面荷 载加载 。 计 算 表 明 ， 帽在 竖 向 支 座 反 力 作 用 下 ， 应 墩 拉 力 主 要 出 现 在 墩 帽 开 口凹 槽 周 围 和 支 座 下 方 ， 最 大主拉应力 为 １． Ｐ ， １ ４Ｍ ａ 出现在 凹槽底部并 靠载 ６ 重一 侧 ， 图 ３ 图 ４ 凹槽周 围的拉应 力 也均 超 见 、 ， 过 混凝 土抗拉 强度设计值 ， 需要进行配筋设计 。 支 座下方处主拉应力基本 以水平横 向为 主 ， 图 ５ 见 ， 作用下 ， 混凝土板主要为拉应力 ， 不过最 大拉 应力 不 超 过 ０４ＭＰ ， 混 凝 土 板 影 响 很 小 。 ． ａ对 （ ） 度 作 用 下 ， 构 纵 向滑 移 力 均 是 桥 跨 两 ３温 结 端 大 ， 向相 反 ， 方 中间小 ， 中处 附近 ， 向滑移 跨 纵 力为零 。
究 ［ ． 道学报 ， ０ ， （） ２ ７ ． Ｊ铁 】 ２ ０２ ２ ： — ６ ０ ２ ７ 【］ 国雄 ． ３林 正交 异 性 板 与桁 梁 结合 式 桥 梁第 一 系 统应 力 及 有效 宽度计 算 ［ ． 建设 ， ７ （） １ ６ ． Ｊ 桥梁 】 １ ８４： ～ ４ ９ ５
纵 向距 离， ｍ
参考 文献
【】 ｌ张晔芝 ． 高速铁 路下 承式 钢桁 结合 桥研 究 ［ ． Ｊ 铁道 学报 ， ０ ，６ 】 ２ ４２ ０
（）７ － ４ ６：１ ７ ．
【 王荣辉 ， 纬， ２ 】 程 王海 龙， ． 等 板桁组 合结 构计算 模式 与动 力特 性 研
０ ４ ８ ｌ ｌ ２ ２ ２ ３ ３ ４ ４ ４ ５ ５ ６ ６ ２ ６ ０ ４ ８ ２ ６ ０ ４ ８ ２ ６ ０ ４
０ 引言
花瓶式 开 口墩 柱 由于其有 较好 的景观效 果 ， 在城市桥梁应用较广 。 其墩 帽呈现顶宽底窄 （ 圆 沿 弧线过渡 ） 、支座作用边缘线越过底宽等特点 ， 受 力 特 点 比较 复 杂 ， 再 满 足 梁 式 结 构 平 截 面 假 定 ， 不 加 之 现 有 对 花 瓶 墩 柱 的研 究 分 析 非 常少 ，故 有 必 要对其进行精细化有 限元分析 。本文拟采用 以下 分析步骤 ：首先 ，对花瓶墩柱进行有 限元模 型建 立， 不考虑钢筋作 用 ， 分析结构在支座竖 向力作用 下空 间应力分布 ； 然后 ， 分别用整体式 和分离式模 型 考 虑 钢 筋 和 混 凝 土 开 裂 效 应 ，对 墩 柱 进 行 分 析 比较 ，从而确定整体式模 型的精度满足计算精度 要 求 ； 后 ， 析 整 体 式 模 型 结 构 空 问应 力 分 布 ， 最 分 并 指导结构设计 。
双柱式异形花瓶墩BIM模型创建方法
双柱式异形花瓶墩BIM模型创建方法摘要：鉴于目前Bim技术在桥梁工程中的应用还处于初级阶段，尤其对不规则的桥梁构件（如异形墩、变截面梁），其模型创建难度大，还未有应用在该方面的族库，然而传统的二维图纸很难获取关键位置信息数据，本文提出了一种桥梁双柱式花瓶墩建模方法，并对其进行参数化设置，通过参数控制提高建模效率。
关键词：Bim技术；花瓶墩；参数化该文以洛阳市某项目为例，详细介绍了该项目某双柱式花瓶墩横断面轮廓参数化设置、墩柱族创建方法。
1项目介绍本项目主线桥呈南北走向，主线桥梁起点 K2+195，桥梁终点 K2+701，桥梁全长 506m。
第一联为(37+66+40)m现浇连续箱梁，第二联为（2×50）m 现浇连续箱梁，第三联为（2×70）m现浇T 构转体梁，第四联为(3×30+33)m现浇连续箱梁。
全桥共计4联11跨（56#墩～67#墩，62#为转体墩，67#墩不包含），桥墩11个。
桩基数量：桩径1.5m钻孔桩96根，桩径1.25m钻孔防护桩54根，本文以56#墩柱为例进行模型创建。
2 桥梁墩柱模型创建2.1桥梁墩柱横截面轮廓族创建（1）创建自适应公制常规模型族，构建墩柱断面轮廓，项目浏览器中选择楼层平面中的参照标高。
（2）创建4个点图元，并使其自适应，点图元编号为3、4点属性中自适应构件由放置点（自适应）改为造型操作柄点（自适应）。
（3）画两道参照线，设置工作平面，具体操作方法为单击工具栏中的设置，选择拾取一个工作面，以1-2连接的参照线水平面作为工作平面。
（4）画一个矩形，采用对齐功能分别把矩形的四条线段与自适应点的面对齐，对齐后均进行锁定。
（5）采用模型线中圆角弧工具设置半径为150的圆倒角，并进行参数赋予，参数名称为圆倒角。
所创建的桥梁墩柱横截面轮廓见图2-1。
2.2桥梁墩柱创建（1）墩身轮廓建好后，保存墩身轮廓族，新建概念体量中的公制体量族，按照设计图纸，分别设置工作平面，采用参照线工具画出正面图与侧面图墩柱外侧轮廓控制线（见图2-2），墩高H为14.8m。
公路双柱式钢筋混凝土桥墩设计
公路双柱式钢筋混凝土桥墩设计引言：公路桥梁是交通运输系统的重要组成部分，作为连接公路两侧的桥梁支撑结构，桥墩是桥梁的重要组成部分。
钢筋混凝土桥墩作为常用的桥梁支撑结构，具有良好的抗震性能和耐久性，广泛应用于公路桥梁工程中。
本文将设计一种公路双柱式钢筋混凝土桥墩，以满足相应的设计要求。
设计要求：1.桥墩所处地震区域为一般烈度区，抗震设防烈度为5度；2.采用C50混凝土，不考虑减震设备；3.工作性能要求：桥墩工作寿命为100年，最小限制状态和频率限制状态满足相应要求。
设计过程：1.确定桥墩的结构形式和尺寸：根据设计要求，选择双柱式桥墩结构形式。
根据实际情况，确定桥墩的高度、宽度、柱间距等尺寸参数。
2.计算垂直荷载：根据桥梁设计标准和实际交通状况，计算桥墩所承受的垂直荷载。
考虑桥梁自重、汽车荷载、行人荷载等因素，按照标准规定进行计算。
3.计算水平荷载：根据桥梁设计标准和实际情况，计算桥墩所承受的水平荷载。
考虑侧向风荷载、地震荷载等因素，按照标准规定进行计算。
4.设计桥墩柱截面和配筋：根据垂直和水平荷载的计算结果，确定桥墩柱截面尺寸，并进行荷载作用下的弯矩、剪力等计算。
然后根据桥墩截面的受力情况，进行钢筋配筋设计。
5.设计桥墩基础：根据桥墩尺寸和地质情况，进行桥墩基础设计。
考虑地基承载力和稳定性等因素，确定桥墩基础底板的尺寸和深度，并进行钢筋配筋设计。
6.进行桥墩的受力分析：将桥墩的受力分析结果输入计算机软件中，进行静力计算和动力计算。
通过受力分析，校核桥墩结构的安全性和稳定性。
7.编制桥墩施工图纸和施工方案：根据设计计算结果，编制桥墩施工图纸和施工方案。
包括各个构件的尺寸、钢筋数量和直径、混凝土配合比、施工工艺等内容。
8.进行桥墩的施工和检验：根据桥墩的施工图纸和施工方案，进行桥墩的施工。
在施工过程中，进行逐步检验和监测，确保桥墩的质量和安全。
结论：通过以上设计过程，可以得到一种符合设计要求的公路双柱式钢筋混凝土桥墩。
城市桥梁花瓶墩设计分析
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图 ４ 桥 墩 Ｙ轴 方 向应 力 图
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图 ５ 桥 墩 Ｙ轴 方 向 应 力 图
为 中２ ８钢 筋 。
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表 １为 由 Ａ ＮＳ Ｙ Ｓ有 限 元 实体 模 型 得 出 的沿 高 度 变 化的 Ｉ — Ｉ 截 面 应力值 。
城市桥梁花瓶墩设计分析
■ 李 超 旭
（ 安徽 宏泰 交通 工程设 计研 究 院有 限公 司新 疆 分公 司 ，乌 鲁木 齐
８ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘
要
本 文对 花瓶 式桥 墩 分 别建 立 了 实体 模 型和 空 间 梁格模 型 进行 分 析 ， 探 讨
了该 类型桥 墩 的受 力特 点 ， 并提 出了合理 的 布筋 方式 ， 可 以 为类似桥 墩 进行 设 计 、 计 算 参考。
表 １ 应 力 变 化 表
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图 ６ 缀 板 圆弧 Ｉ 一 截 面应 力 图
１ ． ４ 强度 验算 由 以 上 分 析 可 知 ，缀 板 圆 弧 最 低 点 拉 应 力 达
关键 词 花 瓶 式桥墩 实体模 型 梁格 法 配 筋
随 着我 国经 济建 设 的不断 发 展 ， 城 镇 人 口急 剧增 加 ，
各 大 中型城 市 的交 通 问题 十 分严 重 。汽 车运 输 所带 来 的
花瓶式桥墩受力分析的探讨
花瓶式桥墩受力分析的探讨摘要：本文对某大桥的花瓶式桥墩受力特征进行分析，鉴于结构受力比较复杂，结合空间有限元模型和拉压杆模型分别就应力和裂缝计算分析，根据各自的计算结果。
经比较，得出在结构设计和钢筋布置方面得到一些有价值的结论，供以后类似的设计和计算参考。
关键词：花瓶式桥墩空间有限元模型拉压杆模型计算分析1 引言随着科学技术水平的发展和人们对于美学欣赏的要求，桥梁结构形式日新月异，桥梁细部构造的创新已经成为目前桥梁建设人员探讨的问题。
随着桥梁结构形式变化，其相关受力特性也随之发生了很大变化。
花瓶式桥墩作为新结构形式在公路市政桥梁建设中得以广泛采用，但在其使用过程中也发现了一些墩身裂缝的问题，对于结构的承载能力和耐久性能产生直接影响。
2 概况某桥跨径布置34+55+34m现浇变截面连续箱梁桥，断面全宽为16.5m，箱式悬臂长度为2.25m。
箱梁变高，支座处梁高3.5m，跨中梁高2.2m。
顶板厚度为0.28m，底板厚度为0.25m，支点范围腹板厚度为70cm，跨中范围腹板厚度45cm。
箱梁悬臂端部厚度为20cm。
其主墩为花瓶式桥墩，墩身为变截面的花瓶式，墩顶尺寸为5.7m×1.4m（横桥向×纵桥向），墩底尺寸为4.0m×1.4m（横桥向×纵桥向），墩高8.7m。
墩底横桥向单侧配置22根直径32mm受力钢筋，纵向边单侧配置57根直径32mm受力钢筋，墩顶按配置有38根直径32mm的受拉钢筋。
3 主墩墩身验算对于高墩的花瓶式桥墩，在相同荷载作用下，支座中心距离悬臂根部距离越大，它在悬臂根部产生的弯矩就越大，呈现“大牛腿”效应，弯矩过大可导致墩顶混凝土产生裂缝和悬臂根部下缘混凝土压坏。
对于支座中心线与墩身底部截面边缘距离不同值（边缘内20㎝、边缘齐平、边缘外20㎝），根据以前相关结构受力设计计算对比分析，支座中心线处于墩身底部截面边缘内20㎝，基本上消除了剪应力集中现象，应力等值线更加平缓，应力分布变得十分均匀，弯曲正应力得到降低，顺桥向支座中心线所在的竖直面内剪应力值相对较小。
桥梁工程中花瓶墩的设计分析
桥梁工程中花瓶墩的设计分析摘要：随着我国社会经济水平的发展，对桥梁景观的要求越来越高，造型美观的墩柱越来越多地应用于各种桥梁中，特别是城市高架桥。
花瓶墩外形美观，目前在市政桥梁中得到广泛应用，不过其墩顶部位由于扩头受力较为复杂，因此在设计计算方面存在着很大的困难。
基于此，本文结合实例对桥梁工程中花瓶墩的设计进行了分析。
关键词：桥梁工程；花瓶墩；设计分析1、前言城市高架桥系统是目前解决城市交通日趋繁忙这一问题的主要手段之一。
进入20世纪80年代中期，全国各大城市开始兴建通行能力高、行驶速度快的高架桥工程和大型立交枢纽，这类城市高架桥的共同特点就是对景观要求较高，大部分的桥墩采用一定的造型，花瓶式桥墩因造型美观，被广泛使用。
但是由于花瓶墩线形的流畅性和结构的复杂性，使得分析、计算较为困难，不能利用常规方法按照短梁或者长梁进行配筋。
2、实例概况某大桥所处地理位置非常关键，其不仅具备了交通功能，而且也属于城市桥梁的一部分，在设计时结合了景观以及交通这两方面的需求，努力使桥型与众不同。
正是因为如此，该大桥主桥选择了（64+88）m长度的独塔而且是单索面的斜拉桥（天鹅型预应力混凝土），而且南北引桥各自选择4×25m以及2×25m的截面连续箱梁（预应力混凝土），桥梁长度合计达到了308.4m，图1是其具体桥型布置图。
由上表数据我们可以看出，如果只于4#以及8#墩安置双支座，别的桥墩安置单支座，则汽车荷载带来扭矩的最大值是4139kN·m。
若4#～8#墩都安置成双支座，则汽车荷载带来的箱梁扭矩最大值只有1959kN·m。
此外通过表1还能得出，在中支点处选择双支座有利于上部结构。
由于引桥箱梁底板部位相对狭窄，桥墩最好不要选择双柱式，因此在设计过程中引桥桥墩采取双支撑，而桥墩型式选择为实体墩，也可以是独柱加扩头。
由于该桥墩具有这样的外形特点，所以通常也被叫做花瓶墩。
在本工程中，该桥墩型式不仅与支座布置要求相符，而且和上部处的斜腹板箱梁相互协调，与美观需求相符。
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4． 结语 由于墩高和撑杆 － 系杆取值有差别，引起最大轴力桥博计
算的比撑杆 － 系杆体系要大，证明采用撑杆 － 系杆体系计算抓 住了花瓶式桥墩受力的本质，也说明采用桥墩计算模型来计算 是可行的，本桥桥墩以桥博计算结果指导配筋。
参考文献： ［1］ JTG D62 － 2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设 计规范 ［S］
双柱式花瓶桥墩设计分析
郭泽华 （ 上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司南京分公司，江苏 南京 210016）
摘要： 文章结合工程实例阐述了双柱式花瓶桥墩设计计算的 方法。 关键词： 花瓶； 桥墩； 设计
1． 计算资料 上部结构采用 3 × 30m 等高度预应力砼连续箱梁，单箱单
室斜腹板截面，梁高 1. 8m，顶板宽 25. 5m，底板宽 17m，箱 梁悬臂长度为 3. 75m。顶板厚 0. 25m，底板厚 0. 25m，腹板厚 0. 50 ～ 0. 70m。箱梁在墩顶处设置横梁，墩顶中横梁宽 2. 2m， 端横梁宽 2. 0m。主桥上部采用支架整体现浇施工，箱梁按全 预应力砼构件设计。
2． 荷载信息 取一联 3x30m 梁格计算结果：
依据计算结果，整个桥墩都受压，除桥墩底部压应力很大 以外，其余各点均满足规范要求，考虑到桥墩和承台交接点按 桥博杆系计算失真，且往上走压应力立即变成 13. 05Mpa，此 处可考虑加强局部配筋，改善局部受力使其更加均匀。
2． 1 恒载 188 号节点使用阶段结构重力支承反力 8770KN 189 号节点使用阶段结构重力支承反力 8010KN 2． 2 活载 使用阶 段 188 号 节 点 使 用 阶 段 汽 车 荷 载 最 大 支 承 反 力 2140KN 使用阶 段 189 号 节 点 使 用 阶 段 汽 车 荷 载 最 小 支 承 反 力 796KN
桥墩采用双柱式墩，柱顶向外展开，墩柱尺寸为宽 1. 8m， 厚 1. 5m。过渡墩顶部顺桥向加厚至 2. 2m，以保证支座安放空 间。桥墩采用矩形承台，承台高度 2. 5m； 每个承台下接 4 根 直径 150cm 的钻孔灌注桩基础。
组合后的支座反力 Ｒ = 1. 2 × 8770 + 1. 4 × 2140 = 13520KN T = Ｒ × tan13. 8° = 13520 × tan13. 8° = 3321KN 该系杆拉力由钢筋承受，所需钢筋面积为 As = T / fsd = 3321 /280000 = 11861mm2 所需 Φ28 钢筋根数为 11861 /615. 8 = 19. 2 根 系杆配双层 Φ28 钢筋可满足承载能力极限要求，但考虑 到活载偏心等因素引起的系杆钢筋 应 力 变 化 幅 度 较 大，为 54Mpa 左右，为更好的改善使用阶段桥墩的受力要求，桥墩考 虑采用预应力结构。 3． 2 桥博建模计算
0 95 GLOBAL CIT