近年来,我国较多采用钻孔灌注桩双柱式桥墩,它由钻灌注桩与钢筋砼盖梁组成(见图1)。盖梁的截面形状一般为矩形或T形1,我国的桥涵设计规范2规定,对于简支梁当盖梁的计算跨径与盖梁高之比小于2,对于连续梁小于2.5时,盖梁可按深梁设计。
1 盖梁的计算跨径取值
梁按深梁设计时,深梁的计算跨径取净跨径的1.15倍或两支座中心线间距离,两者中的最小者,这里,两支座中心线之矩即为两柱中心线间距离L,净跨径为L-d,由此Lj=min{L,1.15(L-d)}
2 内力统计
对于双柱式墩台盖梁,当按简支深梁计算时,其内力计算方法与普通梁的计算方法相同。
2.1活载
在计算活载引起的盖梁各截面内力时,对于汽车及挂车荷载,在桥梁的横向布置应选取最不利情况:
a.计算支点截面负弯矩,应采用非对称偏载布置,荷载的横向分布宜采用偏心受压法。
b.对于跨中正弯矩,应采用对称布置,荷载的横向分布宜采用杠杆法。
通过横向分布的计算,即可得到各片梁的横向分布系数mi,然后将各片梁的横向分布系数mi,乘以整个墩(台)的支反力,即得各片梁的支反力Ri。
由各支点反力Ri,可用截面法或利用跨中(支点)的弯矩和剪力影响线,求得跨中(支点)各截面的弯矩和剪力值。对于支点负弯矩,由于盖梁的支承为面支承,而并非点支承,应考虑支承宽度对弯矩的影响。将柱的圆形截面换算为等面积的矩形,由面积互等可得
正方形支承范围内,支点负弯矩可考虑削峰处理,在0.886d范围内削去负弯矩的峰值(如图3所示)。
2.2恒载
由恒载计算出各柱的支承反力,再采用结构力学的截面法,即可求得盖梁各截面的M和Q值。恒载的负弯矩也可采用削峰处理。
2.3荷载组合
按承载能力极限状态设计,根据桥梁规范1中的第4.1.2条,进行荷载组合,得到Mj和Qj。
3 当L/h<2时,盖梁按深梁的计算
3.1深梁的正截面抗弯承载能力的计算
如图4所示,对于无水平分布钢筋的深梁,当梁发生弯曲破坏时,以跨中截面为例,由力的平衡方程
由于深梁顶部砼处于双向受压状态,且跨中截面应变不符合平截面假定,故不能采用普通梁应力图形。
3.2深梁的斜截面抗剪承载力
斜截面抗剪承载力计算主要是防止斜压破坏,桥涵规范要求对深梁的斜截面强度必须满足
满足各跨的线刚度与跨度比为相同常数的连续梁,可以用荷载,通过分配计算直接求得各个支座反力。由于不必先求弯矩,直接由荷载求出支反力,所以有利于某些中间误差的控制。由于本文方法是以力矩分配法的计算为基础的,所以计算过程中的反力渐近性及其收敛速度问题等也与相应的力矩分配计算过程有同类型的性质。但反力初值计算、反力表达方式和传递系数等与常见方法不同。
这种连续梁的分配系数、传递系数只与跨度和远端支承情况有关。
在上述条件下,如果连续梁是等跨的,那么计算可以进一步简化。