大桥抗震分析报告书
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大桥抗震分析报告
目录
一、工程概况 (1)
二、设计规和标准 (3)
三、设防标准、性能目标及计算方法 (3)
六、地震作用参数 (4)
七、桥墩顺桥向抗震计算.... 错误!未定义书签。
八、桥墩横桥向水平地震力及抗震验算 (24)
九、结论 (36)
一、工程概况
某路XX大桥为两联等截面连续梁,每联为四跨(4×40m),总桥面宽为33.5m由左右两半幅桥面组成,每半幅桥的上部结构均由5片预应力混凝土小箱梁组成(见图1.2)。
下部结构采用等截面矩形空心薄壁墩、直径1.5m为桩基础。
桥跨的总体布置见图1.1。
台墩墩墩墩墩墩
墩台
第1联第2联图1.1 XX大桥立面示意图
图1.2 上部结构断面图
图1.3 下部结构构造图
联间墩设GYZ450X99型圆形板式支座,每片梁下为两个支座,联端为活动盆式支座。
桥上二期恒载(含桥面铺装、栏杆、防撞墙和上水管等)为21.7kN/m。
主梁为C50混凝土、盖梁和桥墩为C35混凝土,桩基础为C25混凝土。
主梁混凝土的容重取26 kN/m3、其它的容重取25 kN/m3,混凝土的其它参数均按现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》取值,见表1.1。
表1.1 计算参数取值
混凝土弹模(107kPa)
基础土对桩基础对的约束作用采用弹簧模拟,弹簧的刚度用m法计算。
查《公路桥涵地基
=2与基础设计规》(JTG D63-2007),静力计算时土的m值取10000kN/m4,动力计算时处取m
动×m=20000 kN/m4。
桩径d=1.5m,桩形状换算系数kf=0.9,桩的计算宽度b
=1.0×0.9×
(1.5+1)=2.25m。
建立有限元模型,桩基划分为单元长1m,在每个节点设水平节点弹性支承,弹簧刚度:
K=1×2.25×20000×Z=4500Z(kN/m)
式中,Z为设置弹簧处距地面的距离。
二、设计规和标准
1、设计规
(1)《城市桥梁设计准则》(CJJ 11-93)
(2)《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ 77-98)
(3)《公路桥涵设计通用规》(JTG D60-2004)
(4)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》(JTG D62-2004)
(5)《公路桥涵地基与基础设计规》(JTG D63-2007)
(6)《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)
2、设计标准:
(1)立交等级:城市枢纽型互通式立交;道路等级:城市I级主干道
(2)设计荷载:城-A级(公路-I级)
(3)设计基准期:100年
(4)设计安全等级:二级;结构重要性系数:1.0
(5)抗震设防烈度8度,设计地震加速度峰值0.20g
(6)场地类别为II类场地,特征周期0.40s
三、设防标准、性能目标及计算方法
根据《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)(以下简称“抗震细则”)的规定,进行本工程的抗震设计和计算。
1、设防标准
本桥为城市I级主干道上的中小桥梁,抗震设防类别为B类,必须进行E1地震作用和E2 地震作用下的抗震设计,还必须按为9级进行抗震设防措施设计。
2、性能目标
本桥E1地震作用和E2地震作用对应的抗震重要性系数分别为0.43和1.3,对应的设计地震重现期大约分别为75年和1000年。
E1地震作用下抗震设防目标是结构一般不受损伤或不需修复可继续使用;
E2作用下的抗震设防目标是应保证不致倒塌或产生严重结构损伤,经临时加固后可供维持应急交通使用。
3、计算方法
本工程采用“两水准设防、两阶段设计”方法进行设计计算。
第一阶段采用弹性抗震设计,即在E1地震作用下要求结构保持弹性,按规规定验算构件强度,采用反应谱方法计算。
第二阶段采用延性抗震设计方法,即对应E2地震作用时,保证结构具有足够的延性能力大于延性需求,由于桥梁非规则采用非线性时程方法计算结构的非线性地震反应。
并通过引入能力保护原则,确保塑性铰只在选定的位置出现,且不出现剪切破坏等破坏模式。
四、动力分析模型及自振特性分析
结构系统无阻尼自由振动的频率和相应振型(以下简称自振特性)是结构体系的重要动力特征,同时它对于求解结构的动力反应也具有十分重要的意义。
分析和认识桥梁墩的动力特性是进行地震反应分析和抗震设计的基础。
桥墩的自振特性分析的目的就是求出桥墩的自振周期和相应的振型。
1、动力分析模型
全桥共划分1079个单元,996个节点,主梁及桥墩采用空间梁单元模拟,地基土对桩基础的约束作用及联间橡胶支座用弹簧来模拟。
其中0#、8#台及4#墩为活动支座约束,计算模型见图4.1~图4.3。
图4.1 动力计算模型
图4.2 3~6号墩处模型局部放大图
(i)主梁端部断面示意图 (ii) 主梁中部断面示意图
图4.3 主梁断面示意图
2 全桥自振特性分析
部分自振周期及相应振型描述列于表4.1,振型示于图4.4~图4.13。
图4.4 第1阶振型
图4.5 第2阶振型
图4.6 第3阶振型
图4.7 第4阶振型
图4.8 第5阶振型
图4.9 第6阶振型
图4.10 第7阶振型
图4.11 第8阶振型
图4.12 第9阶振型
图4.13 第10阶振型
五、E1水准地震反应分析
本桥为直线桥,只考虑水平向地震作用,分别考虑顺桥向X 和横桥向Y 的地震作用。
地震作用采用设计加速度反应谱表征。
1、 规水平设计加速度反应谱
阻尼比为0.05,阻尼比调整系数C d =1.0,II 类场地系数C s =1.0,桥址位置的特征周期T g =0.40s ,抗震重要性系数C i =0.43
S max =2.25C i CsC d A=2.25×0.43×1.0×1.0×0.20g=0.1935g 水平设计加速度反应谱S 由下式确定:
0.1935(5.50.45) 0.10.1935g 0.1s 0.40.1935(0.4/) 0.4g T T s S T s g T T s +≤⎧⎪
=<≤⎨⎪>⎩
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
S (m/s 2
)
周期(s)
图5.1水平加速度反应谱曲线
2、 反应谱力计算
图5.2 顺桥向弯矩图
图5.3 顺桥向剪力图
图5.4 横桥向弯矩图
图5.5 横桥向剪力图
表5.1 反应谱力汇总
弯矩(kN m)
弯矩
(kN m)
弯矩
(kN m)
弯矩
(kN m)
六、E2水准地震反应分析
采用非线性时程分析方法计算模型关键部位的位移与力。
1、地震动参数
非线性时程分析的加速度地震波为规反应谱人工合成地震动。
E2水准对应的3条水平加速度地震波见图6.1~图6.3。
5
10
15
20
-3-2-1012
3加速度/m s -2
时间/s
图6.1 第1条人工合成地震动
5
10
15
20
-3-2-1012
3加速度/m s -2
时间/s
图6.2 第2条人工合成地震动
5
10
15
20
-3-2-1012
3加速度/m s -2
时间/s
图6.3 第3条人工合成地震动
2、等效塑性铰区长度计算
在E2地震作用下,桥梁可按《抗震细则》7.4.3条计算单柱墩墩底塑性铰区域的等效塑性铰长度Lp ,计算公式如下,取两式计算结果的较小值:
0.080.0220.044p y s y s L H f d f d =+≥
23
p L b =
式中,H 为悬臂墩的高度或塑性铰截面到反弯点的距离(cm ); b 为矩形截面的短边尺寸(cm ); f y 为纵向钢筋抗拉强度标准值(MPa );
d s 为纵向钢筋的直径(cm )。
XX 大桥各墩的等效塑性区长度计算见表6.1。
表6.1 等效塑性铰区长度计算
3、 桥墩塑性铰区截面的弯矩-曲率分析
混凝土桥墩的抗弯强度是通过截面的轴力-弯矩-曲率()P M ϕ--分析来得到,截面的
P M ϕ--关系曲线采用条带法计算。
首先,根据截面特性将截面划分成为图6.4中左图所示
的条带。
在划分条带时将约束混凝土、无约束混凝土及钢筋分别划分,其中保护层的混凝土、约束混凝土的应力-应变关系采用Mander 模型计算。
用条带法计算P M ϕ--关系曲线时采用逐级加变形法计算。
将计算出的弯矩-曲率全过程曲线转换成图6.5所示的等效双线性骨架曲线。
图6.4 截面ϕ--M P 曲线的条带法计算示意图
图6.5 屈服曲率和等效屈服曲率定义
XX 大桥1#~7#桥墩的弯矩-曲率全过程曲线与等效双线性曲线,见图6.6~图6.9及表6.2。
弯矩/k N m
曲率/m -1
图6.9 1#墩顺桥向的弯矩-曲率曲线
φu φ
0 φy φeq M u M M M y
20000
40000
60000
80000
100000
弯矩/k N m
曲率/m -1
图6.7 2#~6#墩顺桥向的弯矩-曲率曲线
20000
40000
60000
80000
100000
弯矩/k N m
曲率/m
-1
图6.8 7#墩顺桥向的弯矩-曲率曲线
弯矩/k N m
曲率/m -1
图6.8 1#墩横桥向的弯矩-曲率曲线
表6.2 弯矩-曲率计算
y u eq y u eq kN m kN m kN m kN m kN m kN m
4、全桥非线性时程反应分析
XX大桥非线性时程反应力列于表6.3及表6.4。
表6.3 顺桥向时程地震力
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
表6.4 横桥向时程地震力弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
弯矩(kN m)
XX大桥的非线性时程位移列于表6.5及表6.6。
表6.5 墩顶时程位移
表6.6 顺桥向支座时程位移
XX大桥的部分典型时程曲线示于图6.9~图6.14。
图6.9 顺桥向2#墩顶位移时程曲线
图6.10 顺桥向2#墩梁相对位移时程曲线
图6.11 顺桥向2#墩底弯矩时程曲线
图6.12 顺桥向2#墩底剪力时程曲线
图6.13 横桥向3#墩顶位移时程曲线
图6.14 横桥向3#墩底弯矩时程曲线
七、抗震验算
由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》(JTG D62-2004)知,桥墩在地震(偶遇荷载)作用下只需进行承载能力验算。
由《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)的第第9.4条,当桥墩截面的地震反应弯矩M E小于初始屈服弯矩M y时,整个截面保持弹性,截面的裂缝宽度不会超过容许值,结构基本无损伤,能满足结构在弹性围工作的性能目标。
1、E1水准地震作用下的抗震验算
(1)桥墩的强度验算
顺桥向1#桥墩的地震作用控制设计,横桥向3#桥墩的地震作用控制设计。
取最不利桥墩的控制截面进行抗弯强度验算,列于表7.1。
表7.1 桥墩的抗弯强度验算
21651 kN m 7.68E4 kN m 68299 kN m 1.84E5 kN m 结论:由上表可知,E1水准地震作用下桥墩的抗弯强度满足要求。
(2)桩基础的强度验算
作用效应组合按《公路桥梁抗震设计细则》取永久作用(恒载)与地震作用进行组合。
顺桥向1#桥墩承台的地震作用控制桩基础设计,横桥向3#桥墩的地震作用控制桩基础设计。
取最不利桥墩承台底的地震力与恒载轴力组合,按m法进行桩身弯矩计算,E1水准地震作用下桩身最大弯矩列于表7.2。
表7.2 桩身的抗弯强度验算
1116 kN m 5.22E3 kN m 69 kN m 5.22E3 kN m 结论:由上表可知,E1水准地震作用下桩身的抗弯强度满足要求。
2、E2 地震作用下的抗震验算 (1)桥墩的抗震验算 1)桥墩的抗弯能力验算
表7.3 E2水准地震作用桥墩的性能
注:表中位移延性比=地震反应最大位移/屈服位移
由上表可知,XX 大桥的桥墩在E2水准地震作用下,在桥墩的潜在塑性铰区位置没有形成塑性铰,因此桥墩在E2水准地震作用下将保持弹性,桥墩的抗弯能力能满足《公路桥梁抗震设计细则》的抗震设防要求。
2)桥墩的抗剪能力验算 验算公式:
0)c e s V V φ≤+
式中,0c V 为剪力设计值;
φ为抗剪强度折减系,取0.85;
c f '为混凝土抗压标准强度(MPa ); e A 为核心混凝土面积(cm 2); s V 为箍筋提供的抗剪能力(kN );
0.1
k s yh e k
A b
V f S =≤ k A 为同一截面上的箍筋总面积(cm 2); k S 为箍筋间距(cm );
b 为沿计算方向墩柱的宽度(cm );
yh f 为箍筋抗拉强度设计值(MPa )。
顺桥向Vc0=3558横桥向Vc0=8345 kN Vcu=3.33E4 kN
桥墩的抗剪强度满足。
(2)基础抗震验算 (3)支座的抗震验算 N=25458 kN
在E2地震作用下,容许结构进入弹塑性工作状态,应该取开裂后等效刚度(E c I eff )计算。
延性构件的有效截面刚度按《抗震细则》式(6.1.6)计算,其他构件抗弯刚度仍按毛截面计算。
E2弹性反应谱计算的柱底弹性力值如下:
根据《抗震细则》第6.7.6条,结构周期T=0.684s>0.45s,所以考虑结构周期的墩顶水平位移调整系数C=1.0,Δd=c δ=δ
计算到E2地震作用下的墩顶水平位移
Δd= 0.294(m) < Δu=1.30(m) (中墩)OK Δd= 0.190(m) < Δu=0.90(m) (边墩)OK
下图为C 匝道在三条E2水准的加速度时程波作用下的第2联3#、4#中墩墩顶纵向位移非线性时程分析值,Δd=0.12m ,比简化计算结果值偏小。
5.4 能力保护构件强度验算
(1)墩柱抗剪强度验算
根据抗震设计的能力保护设计原则,墩柱的剪切强度应大于墩柱可能在地震中承受的最大剪力(对应于墩柱塑性铰处截面可能达到的最大弯矩承载能力)。
因此,Vco应按柱底实际截面配筋,并采用强度标准值和轴压力计算出的弯矩承载力,并考虑超强系数Φ0来计算。
边墩:Mzc=5900kN.m<My=7367kN.m 中墩: Mzc=4500kN.m<My=5450kN.m
边墩:Vc0=1.2*7367/11=803kN < Vcu=2620kN OK
中墩:Vc0=1.2*5450/13=503kN < Vcu=2246kN OK
(2)桩基能力保护设计验算:
桩身抗弯强度按能力保护设计原则进行验算。
1)边墩基础
承台顶面作用力:M=8840X2=17680kN.m
H=803x2=1606kN
N=8000kN
采用m法求的桩身最大截面弯矩M=9630KN.m
Φ1.5m的灌注桩截面强度无法满足,需加大桩身直径至Φ1.8m,并在桩顶10m围沿截面一圈配置80-Φ28mm钢筋,间距125mm,双筋并排布置。
2)中墩基础
承台顶面作用力:M=6540X2=13080kN.m
H=503x2=1006kN
N=8000kN
采用m法求的桩身最大截面弯矩M=7000KN.m
Φ1.5m的灌注桩截面强度无法满足,需加大桩身直径至Φ1.8m,并在桩顶10m长围沿截面一圈配置40-Φ32mm钢筋,间距125mm。
八、桥墩横桥向水平地震力及抗震验算
双柱盖梁墩横桥向为框架结构,需要采用空间有限元建模,采用反应谱方法计算,分析模型中应考虑上部结构、支座、桥墩和基础刚度的影响。
1、桩基等代土弹簧
《抗震细则》第6.3.8条要求:建立桥梁抗震分析模型应考虑土的共同作用,桩土的共同作用可用等代土弹簧模拟,等代土弹簧的刚度可采用表征土介质弹性值的m参数来计算。
而且,抗震计算时的土的抗力取值比静力计算时大,一般取m动=(2~3)m静。
横向两根桩,圆形截面形状换算系数k=0.9;n=2,b2=0.6;计算埋入深度h1=3(d+1)=7.5m,桩间净距L1=4.4-1.5=2.9m<0.6h1,桩间相互影响系数
k=b2+(1-b2)L1/(0.6h1)=0.6+(1-0.6)*2.9/(0.6*7.5)=0.86
桩的计算宽度b1=0.86*0.9*(1.5+1)=1.935m
在承台地面以下hm=2(1.5+1)=5m深度为粉土呈硬塑~可塑状,层厚4.20~14.70m;稍密~中密,稍湿~湿,查《公路桥涵地基与基础设计规》(JTG D63-2007)表P.0.2-1,非岩石地基水平向抗力系数的比例系数m=5000~20000kN/m4,本抗震计算取m=2*10000=20000 kN/m4。
根据m法经验,hm深度以下的土抗力系数对其刚度影响甚小,m值可以偏安全地统一按上部取值。
建立有限元模型,桩基划分为单元长1m,在每个节点设水平节点弹性支承,弹簧刚度
K=1*1.935*20000*Z=38700Z(kN/m)
式中,Z为设置土弹簧的埋深。
计算桩顶等代土弹簧刚度值如下表:
2、上部结构恒荷载和静力计算
上部结构采用预应力空心板梁,跨径20m,恒荷载3452kN,换算在盖梁宽度围为:3452/8=432kN/m
风荷载:K0=0.90,K3=1.4,K2=1.0,K5=1.38,K1=1.7,W0=0.35kN/m2,Wd=0.667 kN/m2 桥墩上:0.9*1.7*1.4*1.3*0.667=1.86kN/m
上部结构上:0.9*1.0*1.4*2*20*0.667=33.6kN
汽车活载:采用横向车列进行影响线加载。
盖梁节点-14.2 -879.4 -633.7
静力计算基本
组合
桩顶-3941.8 -155.5 -632.1
柱底-5003.5 -74.3 -412.5
柱顶-4399.1 -57.7 386.0
盖梁节点56.7 -2584.3 -2168.8 注:桩顶轴向力为组合系数1.0的标准组合值,其余为按极限承载能力状态设计时的基本组合值。
3、动力特性分析
第1阶振型,自振周期T=0.652s,质量参与系数93.3%
C匝道全联模型横向第1阶振型,自振周期T=0.655s
E匝道全联模型横向第1阶振型,自振周期T=0.607s 4、E1地震作用力
荷载工况位置轴向 (kN) 剪力-z (kN) 弯矩-y (kN*m)
恒载
桩顶-2577.6 -1.7 -3.27 柱底-2577.54 -4.6 -18.07 柱顶-2073.87 -4.6 35.25 盖梁节点 4.6 -1086.54 -891.04
E1反应谱
桩顶1316.65 157.92 1065.44 柱底696.13 272.97 1750.16 柱顶692.82 246.68 1303.08 盖梁节点109.04 677.84 1487.39
E1地震作用偶然组合
桩顶-3894.25 -159.62 -1068.71 柱底-3273.67 -277.57 -1768.23 柱顶-2766.69 -251.28 1338.33 盖梁节点113.64 -1764.38 -2378.43
E1地震作用下,C匝道第2联桥墩横向弯矩图
E1地震作用下,E匝道第2联桥墩横向弯矩图
由静动力计算结果比较可知,除桩基竖向承载按静力阶段的3950kN控制,其余都是E1地震作用控制。
立柱纵横向截面相同,E1地震作用下顺桥向效应控制截面设计。
5、E1地震作用下截面承载能力验算
立柱: OK
桩: OK 盖梁:
盖梁跨中轴向 (kN) 剪力-z (kN) 弯矩-y (kN*m)
上部结构恒
载
4.6 0 304.15 结构升温-18.82 0 -106 结构降温18.82 0 106 风荷载-16.78 64.03 0.1
横向活载
12.75 352.08 502.35
(MAX)
横向活载
-14.15 -352.08 -230.78
(MIN)
基本组合-45.7 542.2 1172.2
跨中盖梁由使用阶段基本组合控制设计。
盖梁在承载能力极限状态下的截面强度验算可以满足要求。
6、E2地震作用下变形验算
根据横向推力弹塑性PUSHover计算,中墩横向柱底和柱顶共4个塑性铰区域最先达到最大容许转角0.04时,墩顶横向位移为0.228m;边墩横向柱底和柱顶共4个塑性铰区域最先达到最大容许转角0.04时,墩顶横向位移为0.203m。
E2地震作用下中墩墩顶最大横向位移为99mm<228mm,边墩墩顶最大横向位移56mm<203mm,满足规要求。
7、能力保护构件强度验算:
7.1 墩柱横向抗剪能力验算
墩柱截面和配筋纵横两方向相同,墩柱底截面的正截面抗弯承载能力对应的弯矩值为:
边墩Mzc=7367kN.m,Hn=10.3m
Vc0=1.2x(7367+7367)/10.3=1716kN<2620kN OK
中墩:Mzc=5450kN.m,Hn=12.3m
Vc0=1.2x(5450+5450)/12.3=1063kN<2426kN OK
7.2 桩基、承台、盖梁的强度验算:
1)中墩
设中墩墩底弯矩达到截面极限强度的1.2倍,即1.2*5450=6540kN.m,则此时的桩基、盖梁、承台力如下图:
轴力弯矩剪力
上述力值作为桩基、承台、盖梁的能力保护设计值。
A、单桩竖向承载力:
考虑E2地震作用下,地基土抗震容许承载力调整系数1.5,则10266/1.5=6844KN,需要在使用阶段控制容许单桩竖向承载力为6800kN。
桩基横向弯矩不控制设计。
B、承台
对刚域节点弯矩削峰,承台横向弯矩按10055/2.2*(2.2-0.4)=8226kN.m控制设计,上下截面需要配置26-Φ25mm钢筋,17+9=26双筋叠排。
原设计在承台中部将截面宽度由2.5m 缩小为2.0m,并不合理,建议采用相同的2.5m截面宽度。
竖向剪力按4167kN控制设计,按构造配置箍筋即可。
C、盖梁
对刚域节点弯矩削峰,盖梁结点负弯矩按9551/2.2*(2.2-0.4)=7814kN.m控制设计,盖梁上缘应配置30-Φ32mm钢筋,双筋叠排。
盖梁结点正弯矩按5320/2.2*(2.2-0.4)=4353kN.m控制设计,盖梁下缘应配置15-Φ32mm钢筋。
盖梁结点剪力按4462kN控制设计,配置4肢Φ16mm箍筋,间距200mm即可满足要求。
2)边墩
设边墩墩底弯矩达到截面极限强度的1.2倍,即1.2*7367=8840kN.m,则此时的桩基、盖梁、承台力如下图:
轴力弯矩剪力
上述力值作为桩基、承台、盖梁的能力保护设计值。
A、单桩竖向承载力:
考虑地基土抗震容许承载力调整系数1.5,则11587/1.5=7725KN,可在使用阶段控制容许单桩竖向承载力为7700kN。
桩基横向弯矩不控制设计。
D、承台
横向弯矩按11479/2.2*(2.2-0.4)=9391kN.m控制设计,截面上下缘需配置26-Φ28mm 钢筋,17+9=26双筋叠排。
原设计在承台中部将截面宽度由2.5m缩小为2.0m,并不合理,建议采用相同的2.5m截面宽度。
竖向剪力按4828kN控制设计,配置4肢Φ16mm箍筋,间距200mm即可满足要求。
E、盖梁
对刚域节点弯矩削峰,结点负弯矩按10564/2.2*(2.2-0.4)=8643kN.m控制设计,盖梁上缘应配置18-Φ32mm钢筋,3*6=18三筋叠排。
倒T盖梁下层配置30-Φ32mm钢筋,2*15=30双筋叠排。
结点正弯矩按6571/2.2*(2.2-0.4)=5376kN.m控制设计,盖梁下缘应配置20-Φ25mm 钢筋。
结点剪力按4800kN控制设计,配置4肢Φ16mm箍筋,间距150mm即可满足要求。
九、结论
本报告根据某路东岗立交工程共4联空心板梁、双柱盖梁桥墩设计方案,通过规简化方法和空间动力计算有限元模型,进行了结构动力特性分析,采用反应谱分析方法和非线性时程分析方法对有限元模型进行了地震反应分析,并对桥墩进行了抗震验算,结果表明:
(1) 在E1水准地震作用下,所有桥墩均处于弹性受力围,具有足够的抗震安全能力; (2) 在E2水准地震作用下,所有桥墩变形能力满足要求,并具有足够的抗剪能力; (3) 在E2水准地震作用下,根据能力保护原则,单桩竖向承载力需要提高,边墩单桩
竖向承载力需提高至7500kN ,中墩单桩竖向承载力需提高至6500kN 。
(4) 承台在使用阶段作为系梁,在E2水准地震作用下应根据能力保护原则进行配筋。
(5) 盖梁在E2水准地震作用下应根据能力保护原则进行配筋,特别是柱梁结点处盖梁
下缘应加强正弯矩钢筋配置。
(6) 桩基抗弯强度由E2水准纵向地震作用下能力保护原则控制设计,桩基直径由1.5m
增大至1.8m 可以满足其强度要求。
(7) 设高低支承台面的盖梁需在上层台面设置足够的主钢筋。
E2水准地震作用下,要求墩底最大塑性转角p θ不大于塑性铰区最大容许转角u θ,并需要对桥墩抗剪能力以及桩基的抗弯、抗剪能力进行验算,对于桩基,可以采用等效屈服强度eq M 作为相应轴力下的抗弯强度。