来源：迈达斯成都公司
注：本文摘自于midas电子期刊《桥梁荟》2022年第4期，有需要看全刊或者往期期刊的见文末链接
1. 引言
目前，我国的相关桥梁抗震设计规范，都采用了延性抗震设计理论。根据该理论，将钢筋混凝土桥墩作为延性构件，允许其在大震作用下特定部位发生弯曲屈服产生塑性铰，即通过塑性铰的弹塑性变形来耗散地震能量。为保证桥墩在大震下以延性的形式反应,必须保证塑性铰区不发生脆性剪切破坏。准确计算钢筋混凝土墩柱塑性铰区的抗剪承载力，对工程结果的抗震设计和安全性评估具有重要意义。
2. 项目概况及验算流程
本桥跨度布置为两联3×32m，上部结构采用预应力混凝土连续箱梁，下部结构采用矩形桥墩，材料为C40混凝土，箍筋为HRB335，中墩采用（1.8×1.8）m断面，交接墩采用（1.3×1.6m）断面；中墩处不设盖梁，交接墩处设置盖梁。
本文将结合相关规范，以中墩为例，详细说明利用MIDAS软件对单柱墩塑性铰抗剪承载力的计算方式及思路。
在midas Civil中建立有限元分析模型，运行分析，并导入Civil Designer中进行验算，验算规范选择《公路桥梁抗震设计规范》JTG/T 2231-01-2020（以下简称20抗规），设计选项及构件参数见下图：
CDN墩柱抗剪验算结果表格如下，接下来将以1-右墩的顺桥向为例进行说明。
20抗规关于墩柱塑性铰区抗剪强度规定如下：
(一) 剪力设计值的计算
单柱墩Vc0计算方式如下：（公式见下图）
𝑉𝑐0= 𝑀𝑛𝐻𝑛 = ψ0·𝑀𝑢𝐻𝑛 = 1.2×19885.24/8.998 = 2654 kN
其中极限弯矩Mu和墩顶到墩底塑性铰中心的距离Hn计算如下：
提取CDN取到最不利荷载组合cCLB5下的轴力：
利用CDN中的M-φ曲线计算极限弯矩Mu：（见图2.9）
Mu = 19885.24239 kN·m
Hn的计算：(公式来源见图2.10)
Hn = H-Lp/2 = 9470-942.4/2 = 8998 mm
上式中：
Lp1 = 0.08×9470+0.022×300×28 = 942.4mm ≥ 0.044×300×31.6 = 417.12 mm
Lp2 = 2/3×1800 = 1200 mm
∴Lp = Lp1 = 942.4 mm
(二) 抗剪承载能力的计算
1）墩柱塑性铰区域截面全面积：
Ag = 180×180 = 32400 cm2
2）核心混凝土面积：
Ae = (b-2Dc)(h-2Dc) =（180-2×60）（180-2×60）= 28224 cm2（也可取0.8Ag）
3）计算方向上箍筋面积总和：
Av = 4×𝜋𝑑24 = 4×𝜋1.624 = 8.042477 cm2（箍筋信息见图2.2）
4）因为截面为矩形截面，故：
ρs = 2𝐴𝑣𝑏𝑠 = 2(8.0424774)/(180×10) = 0.008936 ≤2.4𝑓𝑦ℎ = 2.4280=0.008571
故，ρs = 0.008571
故，λ = 0.3
上式中，𝜇△可按20抗规附录D进行计算，也可近似取6，本文按后者计算。
上式中的Pc为恒载轴力，如下图：
参考文献
[1]《公路桥梁抗震设计规范》JTG/T 2231-01-2020[Z].人民交通出版社,2020.6
[2]刘丙海. 桥梁抗震设计中塑性铰区抗剪能力试验研究[D].重庆交通大学,2016
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