抗震計(jì)算—xxx二級(jí)公路橋墩抗震計(jì)算書

1、一、 項(xiàng)目概況瀾滄勐阿二級(jí)公路推薦方案正線全長(zhǎng)100.236km，路線總體走向由東向西展布，起點(diǎn)始于瀾滄縣，連接瀾惠二級(jí)公路，終點(diǎn)止于孟連縣西南部勐阿口岸。大部分地段路線位于老S309三級(jí)公路上，途經(jīng)勐濱壩、阿永、東崗、下新寨、朗勒村、朗勒下寨、勐白、那勒、孟連縣城、勐馬、勐阿等地，為二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)。普洱市瀾滄至孟連段，路線全長(zhǎng)60.287km。地震動(dòng)加速度峰值前5.7km為0.40g（抗震設(shè)防烈度為度），之后全線均為0.30g（抗震設(shè)防烈度為度）。由于本項(xiàng)目地震烈度較高，在抗震概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，橋梁抗震計(jì)算及抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)顯得非常重要，本次設(shè)計(jì)計(jì)算僅計(jì)算抗震設(shè)防烈度為度區(qū)的橋梁，對(duì)于度區(qū)的橋梁按

2、照公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則JTG/T B02-01_2008 5.1.3條9度以上的B類橋梁，應(yīng)根據(jù)專門的工程場(chǎng)地安全性評(píng)價(jià)確定地震作用，瀾滄至孟連至勐阿公路重點(diǎn)橋隧工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告中6個(gè)場(chǎng)地均處于峰值加速度0.30g的區(qū)域，未涉及0.4g的區(qū)域，本次計(jì)算以多振型反應(yīng)譜法為主，采用1940，EI波進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，抗震構(gòu)造措施設(shè)防等級(jí)采用9度（按照公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則JTG/T B02-01_2008 進(jìn)行相關(guān)強(qiáng)度、變形驗(yàn)算）。二、 結(jié)構(gòu)型式初步擬定（1）、橋跨布置型式本次計(jì)算重點(diǎn)考察了以下因素對(duì)橋梁地震反應(yīng)的影響：結(jié)構(gòu)形式、聯(lián)長(zhǎng)布置、墩高、順橋向墩高差、橫橋向柱高差、

3、場(chǎng)地類別、支座設(shè)置、橋臺(tái)約束、基礎(chǔ)剛度?？鐝?0米、30米的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁橋，柱式臺(tái)、雙柱式橋墩，現(xiàn)選取幾種典型結(jié)構(gòu)及墩高組合計(jì)算抗震，為本項(xiàng)目橋梁抗震設(shè)計(jì)提供依據(jù)。詳細(xì)選取類型見下表： 橋?qū)捒讛?shù)（孔）-跨徑（米）墩高組合（米）12m4X2015+12+810+17+915+12+54+5+422+30+2415+30+2412m4X3010+17+930+25+1030+40+25注：墩高組合中“15+12+8”表示1號(hào)墩高15米，2號(hào)墩高12米，3號(hào)墩高8米，以下類推。根據(jù)公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（JTG/T B02-01-2008），一般情況下，公路橋梁可只考慮水平向地震作用

4、，直線橋可分別考慮順橋向和橫橋向的地震作用。在順橋向地震作用影響下，由于矮墩相對(duì)剛度較大，承擔(dān)的力也相應(yīng)較大。因此，高低墩搭配情況下對(duì)矮墩更不利；橫橋向地震作用下，高低墩搭配情況下對(duì)高墩更不利。據(jù)此考慮，選取上述幾種墩高組合進(jìn)行抗震計(jì)算。（2）結(jié)構(gòu)方案擬定初步擬定三種方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算在滿足作用等級(jí)要求的前提下，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。方案一 1、 支座類型： 20米T形連續(xù)梁小于等于3孔采用GYZ350×85支座，大于3孔一聯(lián)在橋臺(tái)伸縮縫和橋墩墩高小于10米的伸縮縫處采用GYZF4350×87支座，其余情況采用GYZ350×85。連續(xù)端支座采用GYZ450×99

5、支座，對(duì)于在一聯(lián)中相對(duì)高差較大墩高較小的連續(xù)橋墩采用GYZ450×114。30米T形連續(xù)梁在橋臺(tái)伸縮縫和墩高小于10米的伸縮縫處采用GYZF4400×101支座，其余情況采用GYZ400×99支座。連續(xù)端支座采用GYZ550×110，對(duì)于在一聯(lián)中相對(duì)高差較大墩高較小的連續(xù)橋墩采用GYZ550×130。2、 墩柱選取原則及配筋率20m跨徑，墩高小于等于10m采用1.4m柱徑，對(duì)應(yīng)1.5m樁徑；墩高大于10m小于等于20m采用1.6m柱徑，對(duì)應(yīng)1.8m樁徑；墩高大于20m小于30m采用1.8m柱徑，對(duì)應(yīng)2.0m樁徑。30m跨徑，墩高小于等于10m采

6、用1.6m柱徑，對(duì)應(yīng)1.8m樁徑；墩高大于10m小于等于20m采用1.8m柱徑，對(duì)應(yīng)2.0m樁徑；墩高大于20m小于30m采用2.0m柱徑，對(duì)應(yīng)2.2m樁徑,；墩高大于30m小于46m采用2.0×2.0m矩形墩，對(duì)應(yīng)承臺(tái)樁基礎(chǔ)。具體布置情況見附圖?？鐝剑╩）柱徑（cm）樁徑（cm）直徑（mm）根數(shù)主筋間距（cm）墩柱配筋率t箍筋直徑（mm）箍筋加密間距（cm）箍筋正常間距（cm）箍筋配箍率s'20140150柱28樁323411.50.0136148150.00550160180柱28樁324010.80.01291410200.00481180200柱28樁324611.3

7、0.01111410200.0042830160180柱28樁324011.40.0136148150.00481180200柱28樁324710.80.0129148150.00428200220柱28樁325210.80.0111168150.00503200（方柱墩）承臺(tái)樁基礎(chǔ)柱287411/14.50.012414815方案二1、支座類型： 20米T形連續(xù)梁小于等于3孔采用GYZ350×85支座，大于3孔一聯(lián)在橋臺(tái)伸縮縫和橋墩墩高小于10米的伸縮縫處采用GYZF4350×87支座，其余情況采用GYZ350×85。連續(xù)端支座采用GYZ450×99支

8、座，對(duì)于在一聯(lián)中相對(duì)高差較大墩高較小的連續(xù)橋墩采用GYZ450×114。30米T形連續(xù)梁在橋臺(tái)伸縮縫和墩高小于10米的伸縮縫處采用GYZF4400×101支座，其余情況采用GYZ400×99支座。連續(xù)端支座采用GYZ550×110，對(duì)于在一聯(lián)中相對(duì)高差較大墩高較小的連續(xù)橋墩采用GYZ550×130。2、墩柱選取原則及配筋率墩高小于等于10m采用采用1.3m柱徑，對(duì)應(yīng)1.5m樁徑；墩高大于10m小于等于15m采用1.4m柱徑，對(duì)應(yīng)1.6m樁徑；墩高大于15m小于20m采用1.5m柱徑，對(duì)應(yīng)1.7m樁徑；墩高大于20m小于等于30m采用1.6m柱徑

9、，對(duì)應(yīng)1.8m樁徑。具體布置情況見附圖?？鐝剑╩）柱徑（cm）樁徑（cm）直徑（mm）根數(shù)主筋間距（m）墩柱配筋率t樁基配筋率箍筋直徑（mm）箍筋加密間距（cm）箍筋配箍率s'20130150柱28樁32270.137300.01480.0111 214100.00969140150柱28樁32310.131740.012400.01081480.00510150170柱28樁32350.123870.01460.0114 1480.00486 160180柱28樁32400.117810.012250.00971480.00481方案三1、支座類型：20米T形連續(xù)梁小于等于3孔采用G

10、YZ350×85支座，大于3孔一聯(lián)在橋臺(tái)伸縮縫和橋墩墩高小于10米的伸縮縫處采用GYZF4350×87支座，其余情況采用GYZ350×85。連續(xù)端支座采用GYZ450×99支座，對(duì)于在一聯(lián)中相對(duì)高差較大墩高較小的連續(xù)橋墩采用GYZ450×114。30米T形連續(xù)梁在橋臺(tái)伸縮縫和墩高小于10米的伸縮縫處采用GYZF4400×101支座，其余情況采用GYZ400×99支座。連續(xù)端支座采用GYZ550×110，對(duì)于在一聯(lián)中相對(duì)高差較大墩高較小的連續(xù)橋墩采用GYZ550×130。 2、墩柱選取原則及配筋率墩高小于等

11、于10m采用采用1.3m柱徑，對(duì)應(yīng)1.5m樁徑；墩高大于10m小于小于20m采用1.5m柱徑，對(duì)應(yīng)1.7m樁徑；墩高大于20m小于等于30m采用1.6m柱徑，對(duì)應(yīng)1.8m樁徑。具體布置情況見附圖。跨徑（m）柱徑（cm）樁徑（cm）直徑（mm）根數(shù)主筋間距（m）墩柱配筋率t樁基配筋率箍筋直徑（mm）箍筋加密間距（cm）箍筋配箍率s'20130150柱28樁28270.137300.01480.0111 214100.00969150170柱28樁28350.123870.01460.0114 1480.00486 160180柱28樁28400.117810.012250.0097148

12、0.00481三、 橋梁模型1、 地震作用按照公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則JTG/T B02-01_2008 3.1.2條，本次抗震計(jì)算橋梁抗震設(shè)防類別擬定為B類；地震動(dòng)加速度峰值0.30g（抗震設(shè)防烈度為度）；抗震設(shè)防措施等級(jí)為9度；根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，場(chǎng)地類型為類；分區(qū)特征周期0.45s；場(chǎng)地重要性系數(shù)1.00；阻尼調(diào)整系數(shù)1.00；抗震重要性系數(shù)E1作用下采用0.43，E2作用下采用1.3。參數(shù)具體選取詳見下圖。 E1作用 E2作用計(jì)算依據(jù)公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（JTG/T B02-01-2008），分別計(jì)算E1、E2地震作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移。因本項(xiàng)目暫無地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告，計(jì)算采用多陣型反應(yīng)譜

13、分析方法（滿足公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則的要求），另外選取1940, El Centro Site, 270 Deg（頂點(diǎn) = 0.3569 g ，持續(xù)時(shí)間 = 29.98 sec，特征周期=0.544s（本項(xiàng)目特征周期為0.45s，但在做動(dòng)力時(shí)程分析時(shí)按照瀾滄至孟連至勐阿公路重點(diǎn)橋隧工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告50年超越概率的設(shè)計(jì)地震動(dòng)特征周期Tg為0.5s誤差8.8%小于10%采用EI波進(jìn)行時(shí)程分析具有可行性）,峰值加速度=0.3569g，有效峰值加速度=0.2954g）地震波，放大系數(shù)擬定為0.3/0.2945=1.02（模擬E2作用），采用20m墩高考慮樁土相互作用，將上部荷載轉(zhuǎn)換為支座反力（

14、動(dòng)力分析中轉(zhuǎn)換為質(zhì)量）施加于蓋梁頂部對(duì)反應(yīng)譜進(jìn)行驗(yàn)證，計(jì)算模型見下圖2。另外考慮到HDR高阻尼支座的耗能作用，建立全橋動(dòng)力彈塑性時(shí)程模型僅選取4-30米進(jìn)行驗(yàn)算，地震波同樣采用1940，EI波。2、 其它作用及作用效應(yīng)組合本次計(jì)算按照公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（JTG/T B02-01-2008）3.4條規(guī)定永久包括結(jié)構(gòu)重力（恒載）、預(yù)應(yīng)力；地震作用，包括地震動(dòng)的作用和地震水壓力等。作用效應(yīng)組合包括永久作用效應(yīng)+地震作用效應(yīng)，組合方式包括各種效應(yīng)的最不利組合。E1作用下：恒載+預(yù)應(yīng)力+地震作用+地震水壓力組合系數(shù)均為1.0。E2作用下：恒載+預(yù)應(yīng)力+地震作用組合系數(shù)均為1.0。其中地震水壓力按照公路

15、橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（JTG/T B02-01-2008）5.5.3條規(guī)定，按照水位計(jì)算成果初步擬定一般沖刷深度為2.0m，設(shè)計(jì)水位距離河床底面平均水深為3.0m，按照公式5.5.3-1計(jì)算得Ew為0.16kN至0.18kN,作用力相對(duì)較小，忽略不計(jì)。3、 橋梁模型建模的基本原則為：在正確的模擬上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布的同時(shí)盡量簡(jiǎn)化模型； 選取適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛯?duì)支座進(jìn)行模擬以合理反映結(jié)構(gòu)上下部的連接形式；選取適當(dāng)?shù)倪吔绲臈l件以恰當(dāng)?shù)姆从辰Y(jié)構(gòu)邊界特性。 深度(m)層厚(m)巖性描述摩阻力承載力比例系數(shù)m動(dòng)Vs(m/s)0.600.60耕植土07020001535.805.20全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖230901500025

16、410.805.00強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖4201603750026327.7016.90強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)頁巖4001303750026635.307.60強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖42016040000275本次計(jì)算考慮了樁土作用，采用“m”法確定土彈簧剛度。基礎(chǔ)剛度對(duì)部分橋墩的地震相應(yīng)影響顯著，且基礎(chǔ)剛度取大值對(duì)橋墩略不利，故基礎(chǔ)剛度計(jì)算時(shí)地基土m動(dòng)值取2.5倍m靜37500kN/m4。按照公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則的建模思想，對(duì)于橫向抗震擋塊、縱向防落梁構(gòu)造、伸縮縫、橋臺(tái)背墻防震橡膠體等抗震構(gòu)造措施在模型中不與模擬，僅在概念設(shè)計(jì)及抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)中進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，以滿足多級(jí)設(shè)防的抗震設(shè)計(jì)理念。 多振型反應(yīng)譜分析內(nèi)力、位移采用

17、MIDAS程序計(jì)算，按梁格法建模，4-20米跨徑模型如下圖1對(duì)于上部結(jié)構(gòu)采用Midas梁格法進(jìn)行模擬，縱向主梁采用實(shí)際結(jié)構(gòu)，橫向采用不計(jì)自重的虛擬橫梁，本模型對(duì)于橫隔板、中橫梁和端隔板在結(jié)構(gòu)上同樣采用不計(jì)自重的虛擬橫梁模擬，其質(zhì)量貢獻(xiàn)以梁?jiǎn)卧奢d的方式進(jìn)行模擬，在將荷載轉(zhuǎn)換為質(zhì)量。支座采用midas中的彈性連接進(jìn)行模擬，得各支座的剪切剛度如下：GYZ350×85 支座剪切剛度為1893kN/m;GYZ450×99 支座剪切剛度為2688kN/m;GYZ450×110 支座剪切剛度為2328kN/m;GYZ400×99 支座剪切剛度為2124kN/m;GY

18、Z550×110 支座剪切剛度為3564kN/m;GYZ550×130 支座剪切剛度為3001kN/m。圖 1結(jié)構(gòu)邊界的模擬，上部結(jié)構(gòu)采用主從節(jié)點(diǎn)的方式以主梁的上緣為主節(jié)點(diǎn)，向下一倍梁高處建立從屬節(jié)點(diǎn)，蓋梁與橋墩交界處模擬方式同上，以蓋梁的頂緣為主節(jié)點(diǎn)，向下一倍蓋梁高度處建立從屬節(jié)點(diǎn)。橋臺(tái)建立蓋梁及橋墩模型，但不模擬樁基礎(chǔ)，僅在柱底施加固定約束。對(duì)于橋墩以節(jié)點(diǎn)彈簧連接模擬樁土相互作用，柱基礎(chǔ)下端采用固定約束進(jìn)行模擬。對(duì)于橋墩在E2作用下的剛度折減，采用P-M-曲線進(jìn)行進(jìn)行模擬，具體計(jì)算結(jié)果見后續(xù)內(nèi)容。 單墩動(dòng)力時(shí)程分析采用單獨(dú)的橋墩建立動(dòng)力時(shí)程分析模型，在多振型反應(yīng)譜分析的

19、基礎(chǔ)上提取恒載作用下的支座反力施加與蓋梁對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)位置，在動(dòng)力分析中將其轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)質(zhì)量。蓋梁及下部基礎(chǔ)的模擬同多振型反應(yīng)譜分析模型。橋墩單元采用纖維模型建立塑性鉸分布于橋墩及樁基礎(chǔ)單元。圖 2 全橋動(dòng)力時(shí)程分析模型的主體結(jié)構(gòu)與多振型反應(yīng)譜分析模型基本一致，橋墩單元同樣采用纖維模型建立塑性鉸（采用骨架模型進(jìn)行了對(duì)比兩者計(jì)算結(jié)果相差不大）分布于橋墩及樁基礎(chǔ)單元。4、 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性計(jì)算結(jié)果采用子空間迭代法計(jì)算得到的混凝土連續(xù)梁方案動(dòng)力特性計(jì)算結(jié)果見下表，主要振型圖下圖。動(dòng)力特性計(jì)算表No.頻率(Hz)周期(sec)振型特征10.4242802.356935主梁縱飄20.7121231.404251主梁

20、橫飄30.8976821.113980主梁反對(duì)稱扭曲41.6058970.622705主梁對(duì)稱扭曲 第1階振型 頻率f=0.424Hz（主梁縱飄） 第2階振型 頻率f=0.712Hz（主梁橫飄） 第3階振型 頻率f=0.898Hz 第4階振型 頻率f=1.606Hz（主梁反對(duì)稱扭曲） （主梁對(duì)稱扭曲）主要振型圖取結(jié)構(gòu)的前60階振型進(jìn)行組合（X、Y方向參與質(zhì)量均超過99%），振型組合方法采用CQC法。地震響應(yīng)分析作用工況：順橋向地震輸入橫向地震輸入；不同地震動(dòng)輸入方向的效應(yīng)組合方法采用SRSS法。（注：上述陣型僅以方案一4-30m墩高組合10+17+9為例，僅列舉前4階振型）四、截面PM曲線計(jì)算

21、橋墩塑性鉸采用midas，M曲線計(jì)算，本構(gòu)關(guān)系采用mander model模型。在MIDAS中定義橋墩塑性鉸特性值之后，使用MIDAS進(jìn)行計(jì)算。本項(xiàng)目橋墩均為雙柱式橋墩，根據(jù)公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則第6.2.2條，計(jì)算順橋向地震作用時(shí)橋墩底部為潛在塑性鉸區(qū)域，計(jì)算橫橋向地震作用時(shí)橋墩頂、底部為潛在塑性鉸區(qū)域。由于現(xiàn)行公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（JTG/T B02-01-2008）的抗震理念為延性設(shè)計(jì)，將結(jié)構(gòu)劃分為耗能構(gòu)件和能力保護(hù)構(gòu)件兩類，按照能力保護(hù)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，其核心即為PM（軸力-彎矩-曲率曲線）曲線，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)，為更好的進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，下面對(duì)不同截面在不同軸力作用下的M曲線進(jìn)

22、行計(jì)算分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行后續(xù)結(jié)構(gòu)計(jì)算。根據(jù)計(jì)算對(duì)應(yīng)各柱徑，并考慮到由于橫橋向地震作用引起的橫橋向同一蓋梁梁柱的壓力重分配影響，計(jì)算得各柱徑在不同壓力下的M曲線（軸力-彎矩-曲率曲線），并在“橋跨一聯(lián)內(nèi)各墩的組合剛度盡量相近”原則的基礎(chǔ)上，進(jìn)行橋梁抗震概念設(shè)計(jì)：本次設(shè)計(jì)選取4-20(30)m一聯(lián)出于以下幾點(diǎn)考慮： 4-20(30)m一聯(lián)在本次設(shè)計(jì)中較為常見； 3-20(30)m一聯(lián)雖然在地震作用下，下部墩柱受力更為不利，但是墩柱組合過少，不能很好的反應(yīng)不同墩高組合下，結(jié)構(gòu)受力的規(guī)律； 5-20(30)m 一聯(lián)相對(duì)于4-20(30)m一聯(lián)從結(jié)構(gòu)受力上差別不大，且在剛度分配較均勻的基礎(chǔ)上，4-2

23、0(30)m一聯(lián)的單墩受力更為不利；針對(duì)各方案的具體計(jì)算結(jié)果詳見附錄一。四、 抗震計(jì)算結(jié)果方案一 多振型反應(yīng)譜法1、 E1抗震計(jì)算根據(jù)公路抗震設(shè)計(jì)細(xì)則，E1地震作用下橋梁結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)，計(jì)算采用軸力-彎矩-曲率曲線中的首次屈服彎矩進(jìn)行控制，若E1地震作用下塑性鉸區(qū)的彎矩小于首次屈服彎矩即認(rèn)為橋梁結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)，計(jì)算結(jié)果見下表：E1順橋向抗彎驗(yàn)算孔數(shù)（孔） -跨徑（米）墩高組合（米）柱徑（米）主筋直徑（mm）主筋根數(shù)E1作用下墩底彎矩（KN*M）墩柱首次屈服彎矩（KN*M）是否滿足4X2015+12+81.6284024894854滿足1.6284019324747滿足1.428341903

24、3364滿足15+12+5（固）1.6284023724853滿足1.6284028584748滿足1.4283414813412滿足15+12+5（滑）1.6284025794853滿足1.6284025904748滿足1.428347913412滿足4+5+41.4283410503295滿足1.4253410523257滿足1.4283410503295滿足22+30+241.8284739327152滿足1.8284723287381滿足1.8284738027208滿足15+30+241.6284032724847滿足1.8284723057396滿足1.8284736277200滿

25、足4X3010+17+91.6284030245503滿足1.8284734546764滿足1.6284030535479滿足30+25+102.0285241278549滿足2.0285246648290滿足1.6284038925445滿足30+40+252.0285250728549滿足2.0方2874791417974滿足2.0285258315460滿足E1橫橋向抗彎驗(yàn)算孔數(shù)（孔） -跨徑（米）墩高組合（米）柱徑（米）主筋直徑（mm）主筋根數(shù)E1作用下墩底彎矩（KN*M）墩柱首次屈服彎矩（KN*M）滿足4X2015+12+81.628409944854滿足1.628407734747

26、滿足1.428345153329滿足15+12+5（固）1.6284011964853滿足1.628409724748滿足1.428342533412滿足15+12+5（滑）1.6284010674853滿足1.628409944748滿足1.428341893412滿足4+5+41.428341691050滿足1.425342661052滿足1.428341671050滿足22+30+241.8284717087152滿足1.8284717677381滿足1.8284715977208滿足15+30+241.6284012234847滿足1.8284717267396滿足1.82847180

27、57200滿足4X3010+17+91.6284014635503滿足1.8284721866764滿足1.6284014355479滿足30+25+102.0285219558549滿足2.0285218648290滿足1.6284011425445滿足30+40+252.0285219468549滿足2.0方2874476917974滿足2.0285220225460滿足（其中括號(hào)內(nèi)（固）、（滑）分別代表此墩采用固定支座或滑動(dòng)支座）2、 E2抗震計(jì)算A、 墩柱計(jì)算結(jié)果 根據(jù)公路抗震設(shè)計(jì)細(xì)則，E2地震作用下延性構(gòu)件（墩柱）可發(fā)生損傷，產(chǎn)生彈塑性變形，耗散地震能量，但延性構(gòu)件（墩柱）的塑性鉸區(qū)

28、域應(yīng)具有足夠的塑性變形能力。根據(jù)公路抗震設(shè)計(jì)細(xì)則第7.3.4條和第7.4.2條分別驗(yàn)算墩柱塑性鉸區(qū)域斜截面抗剪強(qiáng)度以及塑性鉸區(qū)域的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力。驗(yàn)算結(jié)果如下：1、 塑性鉸區(qū)域斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)公路抗震設(shè)計(jì)細(xì)則第6.8條及第7.3.4條 計(jì)算結(jié)果見下表：E2順橋向地震作用抗剪驗(yàn)算孔數(shù)（孔） -跨徑（米）墩高組合（米）柱徑（米）箍筋直徑（mm）箍筋間距（mm）塑性鉸剪力值（KN）容許剪力值（KN）是否滿足4X2015+12+81.6141005811616滿足1.6141007181616滿足1.414806442677滿足15+12+5（固）1.6141005911616滿足1.614100

29、7261616滿足1.4148011302677滿足15+12+5（滑）1.6141005821616滿足1.6141007281616滿足1.41480-滿足4+5+41.4148013062677滿足1.4148011732677滿足1.4148013062677滿足22+30+241.8141005931847滿足1.8141004411847滿足1.8141005471847滿足15+30+241.6141005901616滿足1.814804401847滿足1.814805481847滿足4X3010+17+91.6148018853081滿足1.8148014851843滿足1.6

30、148020973081滿足30+25+10（滑）2.016806382636滿足2.016807252636滿足1.61480-滿足30+40+252.0168011162636滿足2.0方148017502141滿足2.0168013272636滿足E2橫橋向地震作用抗剪驗(yàn)算孔數(shù)（孔） -跨徑（米）墩高組合（米）柱徑（米）箍筋直徑（mm）箍筋間距（mm）塑性鉸剪力值（KN）容許剪力值（KN）是否滿足4X2015+12+81.61410011621616滿足1.61410014361616滿足1.4148012882677滿足15+12+5（固）1.61410011821616滿足1.614

31、10014521616滿足1.4148022602677滿足15+12+5（滑）1.61410011641616滿足1.61410014561616滿足1.41480-滿足4+5+41.4148026122677滿足1.4148023462677滿足1.4148026122677滿足22+30+241.81410011861847滿足1.8141008821847滿足1.81410010941847滿足15+30+241.61410011801616滿足1.814808801847滿足1.8148010961847滿足4X3010+17+91.6148018853081滿足1.81480148

32、51843滿足1.6148020973081滿足30+25+10（滑）2.0168012762636滿足2.0168014502636滿足1.61480-滿足30+40+252.0168018792636滿足2.0方148017502141滿足2.0168017612636滿足2、 E2作用下，規(guī)則橋墩墩頂位移根據(jù)公路抗震設(shè)計(jì)細(xì)則第7.4.2及7.4.3條計(jì)算結(jié)果見下表：E2順橋向地震作用橋墩墩頂位移計(jì)算孔數(shù)（孔） -跨徑（米）墩高組合（米）柱徑（米）箍筋直徑（mm）箍筋間距（mm）墩頂位移d (m)容許位移u (m)是否滿足4X2015+12+81.6141000.170.2334滿足1.6

33、141000.14630.1655滿足1.414800.07460.0846滿足15+12+5（固）1.6141000.16310.2335滿足1.6141000.09190.1573滿足1.414800.02920.0349滿足15+12+5（滑）1.6141000.23710.2335不滿足1.6141000.14930.1573滿足1.41480-滿足4+5+41.414800.01490.0227滿足1.414800.02280.0349滿足1.414800.01490.0227滿足22+30+241.8141000.37660.4158滿足1.8141000.37820.7194滿足

34、1.8141000.39380.4844滿足15+30+241.6141000.35780.2335不滿足1.814800.37820.7205滿足1.814800.34950.7192滿足4X3010+17+91.614800.10870.1127滿足1.814800.26890.28滿足1.614800.09010.0919滿足30+25+10（滑）2.016800.56970.6877滿足2.016800.50210.6204滿足1.61480-滿足30+40+252.016800.44630.7174滿足2.0方14800.52470.8079滿足2.016800.41710.6125

35、滿足E2橫橋向地震作用橋墩墩頂位移計(jì)算孔數(shù)（孔） -跨徑（米）墩高組合（米）柱徑（米）箍筋直徑（mm）箍筋間距（mm）墩頂位移d (m)容許位移u (m)是否滿足4X2015+12+81.6141000.02780.155滿足1.6141000.00830.143滿足1.414800.00160.006滿足15+12+5（固）1.6141000.02780.155滿足1.6141000.00830.143滿足1.414800.00190.004滿足15+12+5（滑）1.6141000.02160.155滿足1.6141000.00890.143滿足1.414800.00170.004滿足4+

36、5+41.414800.00140.004滿足1.414800.00190.004滿足1.414800.00140.004滿足22+30+241.8141000.05750.21滿足1.8141000.11760.28滿足1.8141000.0750.24滿足15+30+241.6141000.02020.14滿足1.814800.11110.27滿足1.814800.07770.2滿足4X3010+17+91.614800.01170.05滿足1.814800.04210.09滿足1.614800.00880.05滿足30+25+102.016800.07380.22滿足2.016800.0

37、4480.18滿足1.614800.00230.03滿足30+40+252.016800.1210.24滿足2.0方14800.1810.32滿足2.016800.1040.18滿足B、 樁基礎(chǔ)及蓋梁計(jì)算結(jié)果樁基礎(chǔ)計(jì)算 根據(jù)公路抗震設(shè)計(jì)細(xì)則，E2地震作用下樁基礎(chǔ)按能力保護(hù)原則設(shè)計(jì)，計(jì)算采用軸力-彎矩-曲率曲線中的等效屈服彎矩進(jìn)行控制，若E2地震作用下樁基礎(chǔ)的彎矩小于等效屈服彎矩即認(rèn)為樁基礎(chǔ)處于彈性狀態(tài)，計(jì)算結(jié)果見下表：孔數(shù)（孔） -跨徑（米）墩高組合（米）樁徑（米）墩底理想屈服彎矩（KN*M）樁基礎(chǔ)首次屈服彎矩（KN*M）是否滿足4X2015+12+81.8621310600滿足1.86213

38、10600滿足1.548126910滿足15+12+5（固）1.8621310600滿足1.8621310600滿足1.548126910滿足15+12+5（滑）1.8621310600滿足1.8621310600滿足1.548126910滿足4+5+41.548126910滿足1.548126910滿足1.548126910滿足22+30+242.0990112420滿足2.0990112420滿足2.0990112420滿足15+30+242.0990112420滿足2.0990112420滿足2.0990112420滿足4X3010+17+91.8621310600滿足2.0990112

39、420滿足1.8621310600滿足30+25+102.2957710322滿足2.2957710322滿足1.8621310600滿足30+40+252.2957710322滿足-2.2957710322滿足蓋梁計(jì)算蓋梁計(jì)算先按照公路二級(jí)荷載加載考慮到自重和二期恒載的影響，進(jìn)而繪制彎矩、剪力包絡(luò)圖和裂縫配筋圖。在按照公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則3.4.2和6.8按照能力保護(hù)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先從midas中提取支座反力施加于蓋梁頂面，縱橋向按照影響線車到加載，橫橋向按照車輛荷載進(jìn)行加載，采用橋梁通CAD7.78繪制在活荷載和恒荷載共同作用下的繪制彎矩、剪力包絡(luò)圖和裂縫配筋圖如下： 蓋梁尺寸：1600

40、mm×1900mm 蓋梁尺寸：1600mm×2100mm進(jìn)而按照公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則3.4.2和6.8按照能力保護(hù)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先繪制由結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的彎矩圖，進(jìn)而分別按照1.6m和1.8m的墩柱實(shí)際配筋，采用強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和最不利軸力計(jì)算的沿橫橋向正截面的抗彎承載力，其中最不利軸力從Midas全橋模型中提取，對(duì)應(yīng)于1.6m和1.8m的橋墩分別為1381kN和2040kN，從對(duì)應(yīng)的M-曲線中提取屈服彎矩在乘以正截面抗彎承載能力超強(qiáng)系數(shù)1.2，在與結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的彎矩進(jìn)行組合，得各蓋梁對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)彎矩,具體數(shù)值及配筋詳見配筋結(jié)果部分。按照公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTG

41、 D6220046.8.4。對(duì)應(yīng)于蓋梁尺寸1600mm×1900mm、蓋梁尺寸1600mm×2100mm，采用材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的正截面抗彎承載力對(duì)應(yīng)的彎矩值分別為15182kN.m、17931 kN.m，代入6.8.4，L0=6.7m。對(duì)應(yīng)于蓋梁尺寸1600mm×1900mm，Vco=1.2×（15182+15182）/6.7=5438kN對(duì)應(yīng)于蓋梁尺寸1600mm×2100mm，Vco=1.2×（17931+17931）/6.7=6423kN經(jīng)過試算HRB33510箍筋按照0.1m間距四支箍布置，實(shí)際能承受的減力為4998kN（擬

42、定用其80%的承載力3998kN），對(duì)應(yīng)兩種蓋梁分別由彎起鋼筋承擔(dān)的最大減力為：對(duì)應(yīng)于蓋梁尺寸1600mm×1900mm，彎起鋼筋承受最大減力V彎起=1440kN（16根28）對(duì)應(yīng)于蓋梁尺寸1600mm×2100mm，彎起鋼筋承受最大減力V彎起=2425kN（27根28）按照橋規(guī)D62,當(dāng)0Vd0.5×10-3ftdbh0=2113kN，當(dāng)設(shè)計(jì)剪力小于2113kN時(shí)只需按照構(gòu)造配筋。具體蓋梁配筋詳見附圖蓋梁配筋圖，本次計(jì)算中由于按照能力保護(hù)構(gòu)件計(jì)算，實(shí)際配筋量較大，在跨中正彎矩區(qū)保留了2#鋼筋未將其折斷，是考慮在跨中留有較大的富余量，在計(jì)算中考慮了橋墩正截面抗彎承

43、載能力超強(qiáng)系數(shù)。局部時(shí)程分析結(jié)果 位移、變形順橋向墩頂最大位移 = 0.186m 時(shí)間 = 5s（順橋向容許位移為0.211m）橫橋向墩頂最大位移 = 0.229m 時(shí)間 = 6.3s 內(nèi)力墩底塑性鉸順橋向最大彎矩 = 5707 kN.m 時(shí)間 = 9.8s墩底塑性鉸橫橋向最大彎矩 = 6534 kN.m 時(shí)間 = 6.3s墩頂塑性鉸橫橋向最大彎矩 = 6624 kN.m 時(shí)間 = 6.3s墩底塑性鉸區(qū)纖維截面分析結(jié)果墩頂塑性鉸區(qū)纖維截面分析結(jié)果軸力 1650kN 作用下M-曲線 整體時(shí)程分析結(jié)果 位移、變形順橋向墩頂最大位移 = 0.103m 時(shí)間 = 5.3s（順橋向容許位移為0.211m

44、）橫橋向墩頂最大位移 = 0.137m 時(shí)間 = 6.3s 內(nèi)力墩底塑性鉸順橋向最大彎矩 = 5017 kN.m 時(shí)間 = 10.2s墩底塑性鉸橫橋向最大彎矩 = 5831 kN.m 時(shí)間 = 6.5s墩頂塑性鉸橫橋向最大彎矩 = 5924 kN.m 時(shí)間 = 6.5s軸力 1650kN 作用下M-曲線 由上述結(jié)果可知整體模型與局部模型結(jié)果相比內(nèi)力響應(yīng)減小了，變形響應(yīng)墩頂順橋向位移滿足設(shè)計(jì)要求，但支座頂絕對(duì)位移相差不大，潛在塑性鉸區(qū)域最大彎矩為5924kN.m，處于理想化屈服曲率和極限曲率之間，且不超過兩者之間值的1/2,通過塑性鉸區(qū)纖維截面分析結(jié)果可知截面鋼筋處于屈服狀態(tài)，混凝土開裂但尚未達(dá)

45、到破碎狀態(tài)。方案二墩高組合采用15+12+8進(jìn)行驗(yàn)算E1作用下1#墩墩底最大彎矩2122kN，2#墩墩底最大彎矩1668kN，3#墩墩底最大彎矩1922kN，橋墩均處于彈性工作狀態(tài)。E2作用下橋墩HDR（）-D425-G10/8支座，橋臺(tái)采用HDR-D300-H/8橋墩變形方向驗(yàn)算d (m)u (m)1順橋向(z)NG0.32120.25611橫橋向(y)OK0.04080.092順橋向(z)NG0.84010.17542橫橋向(y)OK0.020.073順橋向(z)NG1.52090.09023橫橋向(y)OK0.0020.02降低支座剛度以降低墩頂位移橋墩HDR（）-D375-G10/8支

46、座，橋臺(tái)采用HDR-D275-H/8橋墩變形方向驗(yàn)算d (m)u (m)1順橋向(z)NG0.30090.25611橫橋向(y)OK0.0380.32順橋向(z)NG0.20910.17542橫橋向(y)OK0.01910.33順橋向(z)NG1.5020.09023橫橋向(y)OK0.00180.3橋墩HDR（）-D325-G10/8支座，橋臺(tái)采用HDR-D250-H/8橋墩變形方向驗(yàn)算d (m)u (m)1順橋向(z)OK0.03440.31橫橋向(y)OK0.24520.25612順橋向(z)OK0.01820.32橫橋向(y)OK0.16920.17543順橋向(z)NG0.62510

47、.09023橫橋向(y)OK0.00160.3矮墩剛度過大分擔(dān)的力過大，且HDR（）-D325-G10/8的極限剪切力為220kN，在E2作用下最大剪力位331kN不滿足支座抗剪要求。塑性鉸抗剪強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求，E2作用下矮墩設(shè)計(jì)剪力位1195kN，截面抵抗剪力為1286kN，處于極限狀態(tài)；方案三E1作用下1#墩墩底最大彎矩2122kN，2#墩墩底最大彎矩1668kN，3#墩墩底最大彎矩1922kN，橋墩均處于彈性工作狀態(tài)。E2作用下橋墩HDR（）-D425-G10/8支座，橋臺(tái)采用HDR-D300-H/8橋墩變形方向驗(yàn)算d (m)u (m)1順橋向(z)NG0.05170.25611橫橋向

48、(y)OK0.2030.32順橋向(z)NG2.13010.17542橫橋向(y)OK0.02750.33順橋向(z)NG1.50830.09023橫橋向(y)OK0.00210.3經(jīng)上述計(jì)算可得上述兩種方案均不能滿足設(shè)計(jì)要求。七、結(jié)論1、 經(jīng)上述結(jié)構(gòu)計(jì)算，方案二、三均存在不滿足抗震計(jì)算相關(guān)要求部分，墩頂位移均有不同程度的超限，說明在E2地震作用下，塑性鉸區(qū)域變形超限；最終選取方案一，滿足公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則JTG/TB02-01-2008在E1、E2作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及變形要求。2、 E1地震作用下，墩高越低承受的彎矩相應(yīng)越大，但均在彈性范圍之內(nèi)，符合公路抗震設(shè)計(jì)細(xì)則中的相關(guān)規(guī)定（但在墩高組合相差過大即橋