抗震计算—桥墩墩身及桩基抗震计算

桥墩抗震计算

选用最不利的空心板处的独柱墩进行抗震计算

(一)设计资料

1、上部构造：3孔25m连续桥面简支空心板，25m预制后张预应力空心板，计算跨径为24.26m，每跨横向设6块板。桥面现浇10cm厚50号混凝土，7cm沥青混凝土。

2、桥面宽度(单幅)：0.5（防撞护栏）＋净7.0(行车道)＋0.5m(护栏)=8.0m。

3、设计荷载：公路Ⅱ级。

4、支座：墩顶每块板板端设GYZ250x52mm板式橡胶支座2个。

5、地震动峰值加速度：0.10g。

6、下部构造：巨型独柱墩，1.3 x 1.5m；钻孔桩直径1.5m，均值长40m。墩柱为30号混凝土，桩基础为30号混凝土，HRB335钢筋。桥墩一般构造如下：

(二)恒载计算

1、上部恒载反力（单孔）

空心板：4.7843×25×26＝3109.8kN 桥面铺装(包括50号混凝土和沥青混凝土)： 7×25×0.1×26＋7×25×0.07×24＝749kN 防撞护栏：0.351×25×25×2＝438.8kN 合计：3109.8＋749＋438.8＝4297.6kN 2、下部恒载计算 1) 盖梁加防震挡块重力

P G ＝23.358×26＝607.3kN 2) 墩身重力

P d ＝3.23×13×26＝1091.7kN 3) 单桩自重力

P z ＝4

π×1.52×40×25＝1767.1kN (三)水平地震力计算 1、顺桥向水平地震力计算

1)上部结构对板式橡胶支座顶面处产生的水平地震荷载 E ihs ＝

sp h z i n

i itp

itp

G K C C K

K 11

β∑=

式中：C i ＝1.7，C z ＝0.3，K h ＝0.2

根据地质资料分析，桥位所在地土层属Ⅲ类场地，所以有 β1＝2.25×(

1

45.0T )0.95

对于板式橡胶支座的梁桥

T 1＝1

2ωπ

其中：

ω1

2＝tp

sp sp tp sp tp sp tp G G K K G G G K K K G G K K K G g

2}4])({[)(2

/1212211211-++-++

K 1＝∑=n

i is K 1

计算采用3孔×25m 为一联，故n ＝2 K is ＝∑

∑=s

n i r

d t

A G 1

其中：n s ＝2×12＝24，G d ＝1200kN/m 2 由橡胶支座计算知

A r ＝4

π×0.252＝0.0491m 2 ∑t ＝0.032m ∴ K is ＝24×

032

.00491

.01200⨯＝44190kN/m

K 1＝44190kN/m K 2＝∑=n

i ip K 1

K ip ＝

3

113i

l E I

其中：墩柱采用30号混凝土，则 E c ＝3.00×104MPa

E 1＝0.8×3.00×104×103＝2.4×107kN/m 2 按墩高H ＝13+2=15m 控制设计，

支座垫石＋支座厚度＝0.1＋0.052＝0.152m

l i ＝15＋0.142＝15.152m 柱惯矩： I 1＝0.4531m 4

K ip ＝3

7

152

.15104.24531.03⨯⨯⨯＝9378.1kN/m K 2＝9378.1kN/m

G sp ＝3×4297.6÷2＝6446.4kN G tp ＝G cp ＋ηG p

其中： G cp ＝607.3kN G p ＝1091.7kN

η＝0.16(2f X +222

1f X +2

1f

f X X +2

1f X +1)

顺桥向作用于支座顶面的单位水平力在支座顶面处的水平位移为： X d ＝X 0－φ0l 0＋X Q 其中： l 0＝l i ＝15.152m

X Q ＝1

13

03I E l ＝4531.0104.23152.157

3

⨯⨯⨯＝0.000107 桩的计算宽度：b 1＝0.9(d+1)＝0.9×(1.5＋1)＝2.25m 桩在土中的变形系数：α＝51

EI

m b m ＝20000kN/m 4 其中：桩采用30号混凝土，则 E c ＝3.0×104MPa

EI ＝0.8×3.0×107×

64π

×1.54＝5.964×106 ∴ α＝5

6

10964.525

.220000⨯⨯＝0.3763

桩长h ＝40m ，

∴ αh ＝0.3763×40＝15.052m ＞2.5m 取αh ＝4.0，故K h ＝0 从而有 X 0＝

3

44334432

03443344331

B A B A

C B C B EI l B A B A

D B D B EI --⨯+--⨯αα φ0＝)1(

3

44334430344334432

B A B A

C A C A EI l B A B A

D A D A EI --⨯+--⨯-αα 由公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85)附表6.11查得 3

4433

443B A B A D B D B --＝2.441

34433443B A B A C B C B --＝34433443B A B A D

A D A --＝1.625

3

4433

443B A B A C A C A --＝1.751

故 X 0＝

EI

l EI 20

3

625.1441.2αα+ ＝

6

26310964.53763.0152

.15625.110964.53763.0441.2⨯⨯⨯+⨯⨯

＝0.00002328

φ0＝)751.1625.1(02

EI l EI

αα+- ＝)10964.53763.0152

.15751.110964.53763.0625.1(

6

62⨯⨯⨯+⨯⨯-

＝－0.000009116

X d ＝0.00002328＋0.000009116×15.152＋0.000107 ＝0.0002684

X f ＝

d

X X 0＝0.00026840.00002328

＝0.0867