抗震计算—xxx村大桥抗震计算书

抗震计算—xxx村大桥抗震计算书

一、工程概况

K16+930桥位于楚雄连汪坝至南华县城一级公路3合同双坝段，为主线上跨箐沟而设。孔跨布置为19孔30m结构连续预应力混凝土箱形梁桥。

本桥平面分别位于圆曲线(起始桩号:K16+633.96，终止桩号:K16+710.207，半径:1000m，右偏)、缓和曲线(起始桩号:K16+710.207，终止桩号:K16+855.207，参数A:380.789，右偏)、直线(起始桩号:K16+855.207，终止桩号:K17+063.157)和缓和曲线(起始桩号:K17+063.157，终止桩号:K17+210.04，参数A:498.15，左偏)上，纵断面纵坡-1%；墩台径向布置。采用4、5孔一联连续结构，按半幅计全桥共设8联，全桥共设10道伸缩缝。

上部构造为30m预应力混凝土箱形梁。下部为钢筋混凝土盖梁，双柱方墩、挖孔灌注桩基础，根据实际地质情况，1~13号墩按摩擦桩设计。

上部箱梁采用强度等级C50混凝土；双柱式桥墩盖梁、墩柱、系梁、桩基采用C30混凝土。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）及《云南省地震动峰值加速度区划图》、《云南省地震动反应谱特征周期区划图》，桥位处中硬场Ⅲ类场地，地震动峰值加速度值为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.45s，地震基本烈度值为Ⅶ度，分组为第二组。

本计算书对大桥左幅第二联进行计算，桥型布置图如下图所示。

图1.1 桥型布置图

图1.2 桥墩断面示意图

二、自振特性分析

全桥有限元计算模型示于图2.1，从左到右依次是5号墩、6号墩、7号墩、8号墩，7号墩为固定墩。

其自振周期及相应振型列于表2.1，示于图2.2。

图2.1 有限元模型

第三阶振型第四阶振型

第五阶振型第六阶振型

图2.2 振动模态

三、地震输入

E1、E2水准地震时，均按反应谱输入。E1、E2反应谱函数分别如下图3.1、3.2所示。桥位处中硬Ⅲ类场地，地震动峰值加速度值为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.45s，地震基本烈度值为Ⅶ度。

图3.1 E1反应谱输入函数

图3.2 E2反应谱函数

四、抗震性能验算

4.1 E1作用下桥墩的抗震强度验算

桥墩截面尺寸如图4.1所示。

图4.1 桥墩截面

4.1.1 E1作用下桥墩抗压能力验算

5号墩底单元截面使用阶段正截面轴心抗压承载能力验算:

1)、截面偏心矩为0,做轴心抗压承载力验算:

γ0N d=4243.9kN

N n= 0.90φ(f cd A+f sd'A s')

=0.90×1.00×(13.80×4680000.00+330.00×57909.60) = 75324.8kN

γ0N d≤ 0.90φ(f cd A+f sd'A s')，轴心受压满足要求。

2)、5号墩底单元Fx最小时(My)的偏心受压验算:

e 0=M d/N d= 7976381198.40/4243954.36 = 1879.47 mm

e =ηe0+h/2−a s=1.00×1879.47+2600.00/2-76.00 = 3103.47 mm

e′ =ηe0+a s′−h/2=1.00×1879.47+76.00-2600.00/2 = 655.47mm

N d=4738.7kN，γ0N d= 4738.7kN.

γ0N d e=4243.9kN·m，γ0N d e' =4243.9kN·m

假定大偏压,对γ0N0作用点力矩取零,得到x 计算的方程为:

f cd×b/2×x^2 +f cd×b×(e-h0)×x +f cd×(b f'-b)h f'(e-h0+h f'/2)-f sd A se+f sd'A s'e' = 0

求得x =527.39 mm.

ξ= x/h0= 0.21

N n =f cd bx+f sd'A s'- σs A s

=13.80×1800.00×527.39+330.00×13673.10-330.00×13673.10 = 13100.3kN N ne = f cd[bx(h0-x/2)+(b f'-b)h f'(h0-h f'/2)]+f sd'A s'(h0-a s') =40656.3kN·m

综上，N n取13100.3kN

γ0N d≤ N n, 偏心受压满足验算要求。

3)、5号墩底单元My最大时的偏心受压验算:

e 0=M d/N d= 7976381198.40/4243954.36 = 1879.47 mm

e =ηe0+h/2−a s=1.00×1879.47+2600.00/2-76.00 = 3103.47 mm

e′ =ηe0+a s′−h/2=1.00×1879.47+76.00-2600.00/2 = 655.47mm

N d=4738.7kN，γ0N d= 4738.7kN.

γ0N d e=4243.9kN·m，γ0N d e' =4243.9kN·m

假定大偏压,对γ0N0作用点力矩取零,得到x 计算的方程为:

f cd×b/2×x^2 +f cd×b×(e-h0)×x +f cd×(b f'-b)h f'(e-h0+h f'/2)-f sd A se+f sd'A s'e' = 0

求得x =527.39 mm.

ξ= x/h0= 0.21

N n =f cd bx+f sd'A s'- σs A s

=13.80×1800.00×527.39+330.00×13673.10-330.00×13673.10 = 13100.3kN N ne = f cd[bx(h0-x/2)+(b f'-b)h f'(h0-h f'/2)]+f sd'A s'(h0-a s') =40656.3kN·m

综上，N n取13100.3kN

γ0N d≤ N n, 偏心受压满足验算要求

4)、5号墩底单元M y最小时的偏心受压验算:

e0 = M d/N d =7904251156.27/13165137.54 = 600.39 mm

e = ηe0+h/2-a s =1.00×600.39+2600.00/2-76.00 = 1824.39 mm

e' = ηe0+a s'-h/2=1.00×600.39+76.00-2600.00/2 = -623.61 mm

N d =13165.1kN, γ0N d=13165.1kN.

γ0N d e = 24018.4kN·m，γ0N d e' = -8209.9kN·m

假定大偏压,对γ0N0作用点力矩取零,得到x 计算的方程为:

f cd×b/2×x^2 +f cd×b×(e-h0)×x +f cd×(b f'-b)h f'(e-h0+h f'/2)-f sd A s e+f sd'A s'e' = 0

求得x =1873.83 mm.

此时x > ξb h0,为小偏压,应重新计算x :

取对γ0N0作用点力矩为零的条件,得到x 计算的方程为:

f cd×b/2×x^2 +f cd×b×(e-h0)×x+[f cd×(b f'-b)h f'(e-h0+h f'/2) +(εcu E s A se-f sd'A s'e')]x-εcu E sβh0A s e = 0

求得x = 1529.00 mm

σs= εcu E s(βh0/x-1) =0.0033×200000.00×(0.80×2524.00/1529.00-1) = 211.60

ξ= x/h0= 0.61

N n =f cd bx+f sd'A s'- σs A s

= 13.80×1800.00×1529.00+330.00×13673.10-211.60×13673.10 = 39599.2kN N n e = f cd[bx(h0-x/2)+(b f'-b)h f'(h0-h f'/2)]+f sd'A s'(h0-a s') =77872kN·m