引橋抗震計算書Word版

1、第1章 抗震設(shè)防水平與性能目標(biāo)1.1 工程場地地震動參數(shù)根據(jù)中國地震局地球物理研究所提供的海南省文昌鋪前大橋項目工程場地地震安全性評價報告之一（全線地震危險性分析及主橋塔設(shè)計地震動參數(shù)確定）提供的地震動參數(shù)（見表1-1），本橋設(shè)計地震動加速度峰值（50年超越10%）為0.35g，豎向設(shè)計地震動參數(shù)取與水平向相同的數(shù)值。表1-1工程場地地表水平向設(shè)計地震動峰值加速度及反應(yīng)譜（5%阻尼比）參數(shù)值圖1-7 50年超越10%地震波（E1）1 / 79圖1-7 50年超越2%地震波（E2）1.2 抗震設(shè)防水平與性能目標(biāo)1.2.1 主橋參考公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則，主橋E1和E2地震超越概率分別為50年超越概

2、率10%（地震重現(xiàn)期分別為475年）和50年超越概率2%（地震重現(xiàn)期分別為2450年）。根據(jù)鋪前大橋主橋梁結(jié)構(gòu)的重要性，以及震后對橋梁結(jié)構(gòu)的性能要求、修復(fù)（搶修）的難易程度，相應(yīng)于E1和E2地震作用，主橋的性能目標(biāo)如表1所示：表1 主橋不同構(gòu)件抗震設(shè)防水準(zhǔn)和性能目標(biāo)抗震設(shè)防水準(zhǔn)性能要求E1地震（50年超越概率10%）結(jié)構(gòu)各構(gòu)件保持彈性工作狀態(tài)。E2地震（50年超越概率2%）1、上部結(jié)構(gòu)和塔身、基礎(chǔ)、斜拉索等關(guān)鍵構(gòu)件只允許發(fā)生輕微損傷。2、過渡墩允許出現(xiàn)可修復(fù)性損傷，支座允許出現(xiàn)剪切失效和移位失效，但保證不落梁。3、允許發(fā)生不影響橋梁正常通行的殘余位移，允許伸縮縫、擋塊及其它保險絲式單元發(fā)生破壞

3、，但伸縮縫的破壞可以通過搭接鋼板完成交通通行。1.2.2 混凝土箱梁引橋參考公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則，引橋（不含跨斷層）E1地震是在超越概率50年超越概率10%地震動的基礎(chǔ)上考慮0.5的調(diào)整系數(shù)得到的； E2地震超越概率為50年超越概率2%（地震重現(xiàn)期分別為2450年）。根據(jù)鋪前大橋引橋的結(jié)構(gòu)特點，相應(yīng)于E1和E2地震作用，引橋的性能目標(biāo)，參見表2表2 引橋抗震設(shè)防水準(zhǔn)和性能目標(biāo)抗震設(shè)防水準(zhǔn)性能要求E1地震（50年超越概率10%乘以0.5）結(jié)構(gòu)各構(gòu)件保持彈性工作狀態(tài)。E2地震（50年超越概率2%）1、上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)等關(guān)鍵構(gòu)件只允許發(fā)生輕微損傷；2、橋墩允許進(jìn)入塑性，出現(xiàn)可修復(fù)性損傷，但不能倒塌；3

4、、支座允許出現(xiàn)剪切失效和移位失效，允許伸縮縫、擋塊及其它保險絲式單元發(fā)生破壞，但要證不落梁；3、允許發(fā)生不影響橋梁正常通行的殘余位移。1.2.3 跨斷層橋梁推薦方案中引橋跨斷層位置擬采用6孔簡支鋼箱梁，跨徑布置為（50+60+50+50+50+50）m，其中60m跨跨越地震斷層，其余50m跨均為緩沖跨。對于跨斷層橋梁，設(shè)計目標(biāo)是加強(qiáng)應(yīng)用各種防落梁措施（如梁體位移約束裝置、連梁裝置等），最大限度減小落梁、橋梁倒塌的風(fēng)險，在此基礎(chǔ)上做好震后搶通和修復(fù)預(yù)案。根據(jù)這一目標(biāo)，引橋E1和E2地震作用下性能要求見表3所示：表3 跨斷層引橋抗震設(shè)防水準(zhǔn)和性能目標(biāo)抗震設(shè)防水準(zhǔn)性能要求E1地震（50年超越概率10

5、%乘以0.5）支座、伸縮縫和抗震措施等可以局部損傷；不需修復(fù)或經(jīng)簡單修復(fù)可繼續(xù)使用。E2地震（50年超越概率2%）1、應(yīng)用各種防落梁措施（如梁體位移約束裝置、連梁裝置等），最大限度減小落梁、橋梁倒塌的風(fēng)險；2、做好震后搶通和修復(fù)預(yù)案；第2章 主橋抗震計算2 計算模型2.1主要建筑材料（1）主梁：Q345D。（2）主塔：C50海工混凝土。（3）斜拉索：斜拉索采用平行鋼絲索，fpk = 1670 MPa，Ey = 2105 MPa。（4）邊墩墩身：C40海工混凝土；承臺：C40海工混凝土；基礎(chǔ)：C35混凝土。2.2 計算模型主橋計算分析采用空間桿系理論，采用Midas建模，計算模型見圖1-1。主梁

6、、主塔為平面梁單元，斜拉索為桁架單元。圖1-1 Midas計算模型（1）樁土作用模擬采用彈簧來模擬樁土效應(yīng)，彈簧剛度取靜力計算時的剛度3倍。因非線性邊界條件較多，采用彈簧來模擬樁土效應(yīng)模型較大，當(dāng)時計算了兩天都沒算完，所以就沒有采用彈簧來模擬樁土效應(yīng)。本次計算為初步計算成果，所以本模型采用樁基等效剛度來算，按經(jīng)驗公式1.8/的樁長代入模型。如下步確定采用樁基礎(chǔ)，再采用彈簧來模擬樁土效應(yīng)。（2）邊界條件圖1-2 主橋支承體系布置圖圖1-3 主塔處縱向阻尼器參數(shù)圖1-4 邊墩處縱向阻尼器參數(shù)圖1-5 主塔處橫向E型鋼支座參數(shù)（靜風(fēng)作用下最大橫向力為4800KN）圖1-6 邊墩處橫向E型鋼支座參數(shù)（

7、靜風(fēng)作用下最大橫向力為1900KN）（3）地震波按規(guī)范，應(yīng)去3組或7組地震波進(jìn)行計算（地震局提供了4組數(shù)據(jù)）。本次計算隨機(jī)選取了一組進(jìn)行計算。圖1-7 50年超越10%地震波（E1）圖1-7 50年超越2%地震波（E2）圖1-8 特征值計算參數(shù)圖1-9 地震作用工況參數(shù)（本次計算取了30秒）3 計算結(jié)果3.1主塔塔柱 E1地震作用下（縱+豎）主塔塔柱內(nèi)力 E1地震作用下（橫+豎）主塔塔柱內(nèi)力E1地震作用下（縱+豎）主塔塔柱名義應(yīng)力（MPa）E1地震作用下（橫+豎）主塔塔柱名義應(yīng)力（MPa）E2地震作用下（縱+豎）主塔塔柱內(nèi)力 E2地震作用下（橫+豎）主塔塔柱內(nèi)力E2地震作用下（縱+豎）主塔塔柱

8、名義應(yīng)力（MPa）E2地震作用下（橫+豎）主塔塔柱名義應(yīng)力（MPa）E2作用對主塔塔柱三個控制截面進(jìn)行強(qiáng)度驗算。CC斷面BB斷面AA斷面斷面位置示意圖中塔柱上（AA斷面）鋼筋：HRB400 雙排46mm鋼筋A(yù)A斷面P-M曲線包絡(luò)圖（E2地震作用下（橫+豎）中塔柱下（BB斷面）鋼筋：HRB400 雙排46mm鋼筋BB斷面P-M曲線包絡(luò)圖（E2地震作用下（橫+豎）下塔柱下（CC斷面）鋼筋：HRB400 雙排46mm鋼筋CC斷面P-M曲線包絡(luò)圖（E2地震作用下（橫+豎）3.2 主塔基礎(chǔ)：3.2.1 主塔墩基礎(chǔ)主塔墩樁基布置圖E1地震作用下（縱+豎）主塔墩樁基軸力（5101KN負(fù)反力）E1地震作用下（

9、橫+豎）主塔墩樁基軸力（15755KN負(fù)反力）E2地震作用下（縱+豎）主塔墩樁基軸力（25193KN負(fù)反力）E2地震作用下（橫+豎）主塔墩樁基軸力（52983KN負(fù)反力）3.2.2 邊墩基礎(chǔ)邊墩樁基布置圖E1地震作用下（縱+豎）邊墩樁基軸力（11165KN負(fù)反力）E1地震作用下（橫+豎）邊墩樁基軸力（7074KN負(fù)反力）E2地震作用下（縱+豎）邊墩樁基軸力（19727KN負(fù)反力）E2地震作用下（橫+豎）邊墩樁基軸力（21295KN負(fù)反力）3.2.3 支座（阻尼器）（1）主塔墩E型鋼支座E2地震作用下（橫+豎）主塔墩E型鋼支座回滯曲線（Fy-Dy）（2）邊墩E型鋼支座E2地震作用下（橫+豎）邊墩

10、墩E型鋼支座回滯曲線（Fy-Dy）（3）主塔縱向阻尼器E2地震作用下（縱+豎）主塔墩縱向阻尼器回滯曲線（Fz-Dz）（4）邊墩縱向阻尼器E2地震作用下（縱+豎）邊墩縱向阻尼器回滯曲線（Fz-Dz）第3章 引橋抗震計算3.1 引橋50m混凝土箱梁（墩高3225m）抗震計算3.1.1 計算模型引橋50m混凝土箱梁段墩高在3425m，墩身采用箱型截面，樁基采用直徑2.0m樁。橋型布置圖橋墩及基礎(chǔ)構(gòu)造圖墩身截面承臺及樁基平面布置引橋動力計算模式采用Midas/civil建立空間有限元模型，主梁、橋墩、系梁、樁基礎(chǔ)均采用空間梁單元模擬，樁土作用采用等效樁長法模擬，支座采用減隔震支座。4x50m引橋有限元

11、圖鉛芯減隔震支座水平力與位移曲線模型3.1.2 支座滯回曲線（1）E1地震作用中支座 恒+E1地震（縱+豎）中支座 恒+E1地震（橫+豎）邊支座 恒+E1地震（縱+豎）邊支座 恒+E1地震（橫+豎）（2）E2地震作用中支座 恒+E2地震（縱+豎）中支座 恒+E2地震（橫+豎）邊支座 恒+E2地震（縱+豎）邊支座 恒+E2地震（橫+豎）3.1.3 墩身計算（1）E1地震作用墩底截面內(nèi)力墩底截面軸力 恒+E1地震（縱+豎）墩底截面彎矩 恒+E1地震（縱+豎）墩底截面軸力 恒+E1地震（橫+豎）墩底截面彎矩 恒+E1地震（橫+豎）（2）E2地震作用墩底截面內(nèi)力墩底截面軸力 恒+E2地震（縱+豎）墩底

12、截面彎矩 恒+E2地震（縱+豎）墩底截面軸力 恒+E2地震（橫+豎）墩底截面彎矩 恒+E2地震（橫+豎）（3）墩底截面承載能力評價墩底截面如下圖所示，外緣豎向主筋鋼筋均采用直徑32mm的HRB40鋼筋，鋼筋間距為15cm，雙根一束。墩底截面墩底截面承載能力包絡(luò)圖 恒+E2地震（縱+豎）墩底截面承載能力包絡(luò)圖 恒+E2地震（橫+豎）3.1.4 樁基計算（1）E1地震作用樁基截面內(nèi)力樁基截面軸力 恒+E1地震（縱+豎）樁基截面彎矩 恒+E1地震（縱+豎）樁基截面軸力 恒+E1地震（橫+豎）樁基截面彎矩 恒+E1地震（橫+豎）（2）E2地震作用墩底截面內(nèi)力樁基截面軸力 恒+E2地震（縱+豎）樁基截面

13、彎矩 恒+E2地震（縱+豎）樁基截面軸力 恒+E2地震（橫+豎）樁基截面彎矩 恒+E2地震（橫+豎）（3）樁基截面承載能力評價樁基采用2.0m直徑的樁，豎向主筋鋼筋均采用直徑32mm的HRB40鋼筋，鋼筋間距為15cm，如下圖所示。墩底截面樁基截面承載能力包絡(luò)圖 恒+E2地震（縱+豎）樁基截面承載能力包絡(luò)圖 恒+E2地震（橫+豎）4.2 引橋50m混凝土箱梁（墩高25m）抗震計算4.2.1 計算模型引橋50m混凝土箱梁段墩高25m，墩身采用箱型截面，樁基采用直徑1.8m樁。橋型布置圖橋墩及基礎(chǔ)構(gòu)造圖墩身截面承臺及樁基平面布置引橋動力計算模式采用Midas/civil建立空間有限元模型，主梁、橋

14、墩、系梁、樁基礎(chǔ)均采用空間梁單元模擬，樁土作用采用等效樁長法模擬，支座采用減隔震支座。4x50m引橋有限元圖鉛芯減隔震支座水平力與位移曲線模型4.2.2 支座滯回曲線（1）E1地震作用中支座 恒+E1地震（縱+豎）中支座 恒+E1地震（橫+豎）邊支座 恒+E1地震（縱+豎）邊支座 恒+E1地震（橫+豎）（2）E2地震作用中支座 恒+E2地震（縱+豎）中支座 恒+E2地震（橫+豎）邊支座 恒+E2地震（縱+豎）邊支座 恒+E2地震（橫+豎）4.2.3 墩身計算（1）E1地震作用墩底截面內(nèi)力墩底截面軸力 恒+E1地震（縱+豎）墩底截面彎矩 恒+E1地震（縱+豎）墩底截面軸力 恒+E1地震（橫+豎）

15、墩底截面彎矩 恒+E1地震（橫+豎）（2）E2地震作用墩底截面內(nèi)力墩底截面軸力 恒+E2地震（縱+豎）墩底截面彎矩 恒+E2地震（縱+豎）墩底截面軸力 恒+E2地震（橫+豎）墩底截面彎矩 恒+E2地震（橫+豎）（3）墩底截面承載能力評價墩底截面如下圖所示，外緣豎向主筋鋼筋均采用直徑32mm的HRB40鋼筋，鋼筋間距為15cm，雙根一束。墩底截面墩底截面承載能力包絡(luò)圖 恒+E2地震（縱+豎）墩底截面承載能力包絡(luò)圖 恒+E2地震（橫+豎）4.2.4 樁基計算（1）E1地震作用樁基截面內(nèi)力樁基截面軸力 恒+E1地震（縱+豎）樁基截面彎矩 恒+E1地震（縱+豎）樁基截面軸力 恒+E1地震（橫+豎）樁基

16、截面彎矩 恒+E1地震（橫+豎）（2）E2地震作用墩底截面內(nèi)力樁基截面軸力 恒+E2地震（縱+豎）樁基截面彎矩 恒+E2地震（縱+豎）樁基截面軸力 恒+E2地震（橫+豎）樁基截面彎矩 恒+E2地震（橫+豎）（3）樁基截面承載能力評價樁基采用1.8m直徑的樁，豎向主筋鋼筋均采用直徑32mm的HRB40鋼筋，鋼筋間距為14cm，保護(hù)層厚度10cm，如下圖所示，共36束鋼筋，2根一束，共72根。墩底截面樁基截面承載能力包絡(luò)圖 恒+E2地震（縱+豎）樁基截面承載能力包絡(luò)圖 恒+E2地震（橫+豎）4.3 引橋50m混凝土箱梁（墩高20m）抗震計算4.3.1 計算模型引橋50m混凝土箱梁段墩高20m，墩身

17、采用箱型截面，樁基采用直徑1.8m樁。橋型布置圖橋墩及基礎(chǔ)構(gòu)造圖墩身截面承臺及樁基平面布置引橋動力計算模式采用Midas/civil建立空間有限元模型，主梁、橋墩、系梁、樁基礎(chǔ)均采用空間梁單元模擬，樁土作用采用等效樁長法模擬，支座采用減隔震支座。4x50m引橋有限元圖鉛芯減隔震支座水平力與位移曲線模型4.3.2 支座滯回曲線（1）E1地震作用中支座 恒+E1地震（縱+豎）中支座 恒+E1地震（橫+豎）邊支座 恒+E1地震（縱+豎）邊支座 恒+E1地震（橫+豎）（2）E2地震作用中支座 恒+E2地震（縱+豎）中支座 恒+E2地震（橫+豎）邊支座 恒+E2地震（縱+豎）邊支座 恒+E2地震（橫+豎

18、）4.3.3 墩身計算（1）E1地震作用墩底截面內(nèi)力墩底截面軸力 恒+E1地震（縱+豎）墩底截面彎矩 恒+E1地震（縱+豎）墩底截面軸力 恒+E1地震（橫+豎）墩底截面彎矩 恒+E1地震（橫+豎）（2）E2地震作用墩底截面內(nèi)力墩底截面軸力 恒+E2地震（縱+豎）墩底截面彎矩 恒+E2地震（縱+豎）墩底截面軸力 恒+E2地震（橫+豎）墩底截面彎矩 恒+E2地震（橫+豎）（3）墩底截面承載能力評價墩底截面如下圖所示，外緣豎向主筋鋼筋均采用直徑32mm的HRB40鋼筋，鋼筋間距為15cm，雙根一束。墩底截面墩底截面承載能力包絡(luò)圖 恒+E2地震（縱+豎）墩底截面承載能力包絡(luò)圖 恒+E2地震（橫+豎）4

19、.3.4 樁基計算（1）E1地震作用樁基截面內(nèi)力樁基截面軸力 恒+E1地震（縱+豎）樁基截面彎矩 恒+E1地震（縱+豎）樁基截面軸力 恒+E1地震（橫+豎）樁基截面彎矩 恒+E1地震（橫+豎）（2）E2地震作用樁基截面內(nèi)力樁基截面軸力 恒+E2地震（縱+豎）樁基截面彎矩 恒+E2地震（縱+豎）樁基截面軸力 恒+E2地震（橫+豎）樁基截面彎矩 恒+E2地震（橫+豎）（3）樁基截面承載能力評價樁基采用1.8m直徑的樁，豎向主筋鋼筋均采用直徑32mm的HRB40鋼筋，鋼筋間距為14cm，保護(hù)層厚度10cm，如下圖所示，共36束鋼筋，2根一束，共72根。墩底截面樁基截面承載能力包絡(luò)圖 恒+E2地震（縱

20、+豎）樁基截面承載能力包絡(luò)圖 恒+E2地震（橫+豎）4.4 引橋50m混凝土箱梁（墩高15m）抗震計算4.4.1 計算模型引橋50m混凝土箱梁段墩高20m，墩身采用箱型截面，樁基采用直徑1.5m樁。橋型布置圖橋墩及基礎(chǔ)構(gòu)造圖墩身截面承臺及樁基平面布置引橋動力計算模式采用Midas/civil建立空間有限元模型，主梁、橋墩、系梁、樁基礎(chǔ)均采用空間梁單元模擬，樁土作用采用等效樁長法模擬，支座采用減隔震支座。4x50m引橋有限元圖鉛芯減隔震支座水平力與位移曲線模型4.4.2 支座滯回曲線（1）E1地震作用中支座 恒+E1地震（縱+豎）中支座 恒+E1地震（橫+豎）邊支座 恒+E1地震（縱+豎）邊支座 恒+E1地震（橫+豎）（2）E2地震作用中支座 恒+E2地震（縱+豎）中支座 恒+E2地震（橫+豎）邊支座 恒+E2地震（縱+豎）邊支座 恒+E2地震（橫+豎）4.4