抗震计算书4.18（内容清晰）

抗震计算书4.18（内容清晰）
十堰至天水高速公路桥墩抗震计算书
一、项目概况
徽县（大石碑）至天水高速公路是十堰至天水国家高速公路（G7011）甘肃
境内路段，我院承担了该项目第STSJ2合同段的勘察设计工作。

路线起于西和县城南五里铺，终点位于天水市秦州区皂郊镇，路线全长81.625km。

本项目直接或间接影响区域均为四川汶川“5.12”大地震的受灾区。

地震动加速度峰值0.30g （抗震设防烈度为Ⅷ度），抗震设防措施等级为9度。

地震动反应谱特征周期
0.4s。

由于本项目地震烈度较高，桥梁抗震计算显得非常重要。

二、计算内容
（1）、地震作用
本项目大部分桥梁均为20米、30米预制预应力混凝土连续箱梁桥，现选取几种典型结构及墩高组合计算抗震，为本项目桥梁抗震设计提供参考。

详细选取
类型见下表：
孔数（孔）
墩高组合（米）
-跨径（米）
5X20 5+8+7+6
5X20 11+20+25+15
5X20 15+20+25+15
5X20 20+25+25+20
5X20 20+25+25+20
4X30 5+7+6
4X30 11+30+25
4X30 16+30+25
4X30 20+30+25
4X30 25+30+25
注：墩高组合中“5+7+6”表示1号墩高5米，2号墩高7米，3号墩高6米。

以下类推。

根据公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008），一般情况下，公路桥梁可只考虑水平向地震作用，直线桥可分别考虑顺桥向和横桥向的地震作用。

在顺桥向地震作用影响下，由于矮墩相对刚度较大，承担的力也相应较大。

因此，高低墩搭配情况下对矮墩更不利；横桥向地震作用下，高低墩搭配情况下对高墩更不利。

据此考虑，选取上述几种跨径和墩高组合进行抗震计算。

（2）桥梁结构概况
1、跨径：5-20米、4-30米
2、桥梁宽度：12.25米
3、桥梁右偏角：90°
4、墩台结构：柱式台、双柱式桥墩
5、地震烈度：地震动加速度峰值0.30g（抗震设防烈度为Ⅷ度），抗震设防
措施等级为9度。

6、支座类型：本项目支座选型见下表
上部结构类型跨径
(m)
支座布置位置角度支座型号
预制连续箱梁20
桥台及非连续墩处0~45度HDR-D250-H/8
连续墩处0~45度HDR(Ⅲ)-D350-G10/8 30
桥台及非连续墩处0~45度HDR-D300-H/8
连续墩处0~45度HDR(Ⅲ)-D400-G10/8
7、墩柱配筋率
跨径（m）
柱径
（cm）
桩径
（cm）
直径
（mm）
根
数
主筋间
距（m）
墩柱配
筋率
ρt
桩基配
筋率
箍筋直
径（mm）
箍筋加
密间距
（cm）
箍筋配
箍率ρ
s'
20 120 130 25 28 0.10603 0.0139 0.0118 2Φ14 8 0.01197 130 150 25 32 0.09268 0.0148 0.0111 14 8 0.00555 140 150 25 36 0.11827 0.0136 0.0118 14 8 0.00518 150 170 25 42 0.10322 0.0146 0.0114 14 8 0.00486
30 140 150 25 38 0.11827 0.0136 0.0118 2Φ16 8 0.01356 150 170 25 44 0.10322 0.0146 0.0114 14 8 0.00486 160 180 25 48 0.10108 0.0141 0.0111 14 8 0.00457 170 180 25 54 0.09927 0.0136 0.0121 14 8 0.00431
8、桥梁上下部其他构造详见本项目上下部通用图及桥梁设计细则。

三、桥梁模型
1、地震作用
计算依据公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008），分别计算E1、E2地震作用下结构内力及位移。

计算采用时程分析方法，因本项目暂无地震安全性评价报告，现使用武罐项目地震安全性评价报告中相关曲线。

2、桥梁模型
内力、位移采用MIDAS程序计算，按梁格法建模，4-30米跨径模型如
下：
3、钻孔资料
本次计算采用漾水河中典型地质资料，底层情况如下：
地层编号地质摩阻力承载力
比例系
数
1 圆砾70 200 50000
2 卵石110 400 50000
3 强风化粉砂质板岩160 600 70000
本次计算考虑了桩土作用，采用“m”法确定土弹簧刚度。

4、计算说明
抗震计算中需建立减隔震支座和桥墩塑性铰的模型：
a、支座模型
本项目采用HRD系列高阻尼抗震支座，MIDAS中采用“铅芯橡胶支座隔震装置”类型进行模拟，支座非线性特性值中内容由支座设
计单位提供。

b、桥墩塑性铰
桥墩塑性铰采用集中铰计算，本构关系采用随动硬化模型。

在MIDAS中定义桥墩塑性铰特性值之后，将桥墩顶低1倍柱径处设置为塑性铰区域，然后使用MIDAS进行计算。

本项目桥墩均为双柱式桥墩，根据公路桥梁抗震设计细则第6.2.2条，计算顺桥向地震作用时桥墩底部为塑性铰区域，计算横桥向地震作用时桥墩顶、底部为塑性铰区域。

四、抗震计算结果
1、E1抗震计算
根据公路抗震设计细则，E1地震作用下桥梁结构处于弹性状态，计算采用轴力-弯矩-曲率曲线中的首次屈服弯矩进行控制，若E1地震作用下塑性铰区的弯矩小于首次屈服弯矩即认为桥梁结构处于弹性状态，计算结果见下表：
孔数（孔）-跨径（米）墩高组合
（米）
柱径
（米）
主筋
直径
（mm）
主筋
根数
E1作用
下墩底弯
矩（KN*M）
墩柱首
次屈服
弯矩
（KN*M）
是否满
足
5X20 5+8+7+6 1.2 25 28 1904.7 2257 满足5X20 11+20+25+15 1.2 25 28 1567.7 2257 满足5X20 15+20+25+15 1.3 25 32 1506.5 2938 满足5X20 20+25+25+20 1.4 25 36 1339.1 3214 满足5X20 20+25+25+20 1.5 25 42 1329.7 3952 满足4X30 5+7+6 1.4 25 38 2686.2 3966 满足4X30 11+30+25 1.4 25 38 3123.9 3966 满足4X30 16+30+25 1.5 25 44 3279.2 4363 满足4X30 20+30+25 1.6 25 48 2910.3 4994 满足4X30 25+30+25 1.7 25 54 2466.4 6169 满足
孔数（孔）-跨径（米）墩高组合
（米）
柱径
（米）
主筋
直径
（mm）
主
筋
根
数
E1作用
下墩底弯
矩（KN*M）
墩柱首次
屈服弯矩
（KN*M）
是否满
足
5X20 5+8+7+6 1.2 25 28 650.7 2257 满足5X20 11+20+25+15 1.2 25 28 1345 2257 满足5X20 15+20+25+15 1.3
25 32 1472.4 2938 满足5X20 20+25+25+20 1.4 25 36 1246.3 3214 满足5X20 20+25+25+20 1.5 25 42 1433.1 3952 满足4X30 5+7+6 1.4 25 38 735.9 3966 满足4X30 11+30+25 1.4 25 38 2317.2 3966 满足4X30 16+30+25 1.5 25 44 1793.1 4363 满足4X30 20+30+25 1.6 25 48 1930.2 4994 满足4X30 25+30+25 1.7 25 54 2421.9 6169 满足
2、E2抗震计算
A、墩柱计算结果
根据公路抗震设计细则，E2地震作用下延性构件（墩柱）可发生损伤，产生弹塑性变形，耗散地震能量，但延性构件（墩柱）的塑性铰区域应具有足够的
塑性变形能力。

根据公路抗震设计细则第7.3.4条和第7.4.2条分别验算墩柱塑性铰区域斜截面抗剪强度以及塑性铰区域的塑性转动能力。

验算结果如下：
1、塑性铰区域斜截面抗剪强度验算
根据公路抗震设计细则第6.8条及第7.3.4条
计算结果见下表：
E2顺桥向地震作用抗剪验算。