桥梁抗震分析报告

桥梁抗震分析报告

1工程概况

1.1概况综述

该桥位于某7度区二级公路上，水平向基本地震加速度值0.15g。按《中国地震动反应谱特征周期区划图》查的场地特征周期为：0.45s。然后进行现场勘查测得场地土质的和剪切波速，例如

1.2场地类别确定

（1）根据公式计算土层平均剪切波速：209.8m/s，（2）然后确定工程场地覆盖层厚度：11.5m，（3）根据规范中桥梁场地类别划分表格，确定场地类别为Ⅱ类场地。（4）采用地震作用效应与永久作用效应组合进行地基抗震验算。（5）根据土质判断是否需要抗液化措施，经判断本场地地基不液化，不需要进行抗液化措施。

1.3桥梁概况

本桥总体布置为40m+40m+40m的连续刚构桥，截面是单箱单室（如图2.1所示），桥宽9.3m，墩高10m，桥墩截面如图2.2所示。

图1 跨中箱梁截面图2 桥梁布置图

图3 V型桥墩构造图

预应力布置形式：跨中部分配置顶板预应力，边跨配置底板预应力。

1.4技术指标

荷载等级：城-A

地震设防烈度：8度

设计安全等级：二级

结构重要性系数：1.0

1.5材料

（1）混凝土。主梁采用JTG04（RC）规范的C50混凝土，桥墩采用JTG04（RC）规范的C40混凝土。

（2）钢材，采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860

（3）预应力：

钢束(φ15.2 mm×31)

截面面积：Au = 4340 mm2

孔道直径：130 mm

钢筋松弛系数：选择JTG04和0.3(低松弛)

预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk)：1860N/mm^2

预应力钢筋与管道壁的摩擦系数：0.25

管道每米局部偏差对摩擦的影响系数：1.5e-006(1/mm)

锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值：开始点：6mm，结束点：6mm，

张拉力：抗拉强度标准值的75%，张拉控制应力1395MPa

2研究内容、规范及标准

2.1研究内容

本报告主要进行了以下三方面的工作：

（1）桥梁动力特性分析。

（2）桥墩柱在多遇地震（50年超越概率63%）作用下的弹性时程分析（强度验算）。

（3）桥墩柱在罕遇地震（50年超越概率2%）作用下弹塑性时程分析（包括支座强度验算和延性验算）。

为了模拟结构整体的地震响应，计算以全桥为对象，考虑两侧的简支跨的影响。为了简化建模及计算过程，将原来的曲线桥等效为直桥建模计算。本报告仅对预应力混凝土连续刚构桥进行分析验算，由于简支梁结构较简单，简支梁边墩的计算在本报告中不包括。

2.2计算程序

运用桥梁专业分析软件Midas/Civil 7.4.1 对该桥进行空间动力特性分析，结构计算见图如图2.2所示。

图2.2 结构空间动力计算简图

2.3参考规范及技术标准

（1）《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005

（2）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3-2005

（3）《铁路工程抗震设计规范》GB50111-2006（2009年版）

（4）《公路桥梁抗震设计细则》JTG/T B02-01-2008

（5）《北京地铁14号线高架区间（K0+153~K1+619）（01合同段）岩土工程勘察报告》（6）《北京地铁十四号线工程场地地震安全性评价报告》2008.11，中国地震局地球物

理研究所，编号TRIDES-AP-08032

（7）《地铁设计规范》GB50157-2003

3抗震设防目标

根据《地铁设计规范》第9.2.19条规定，地铁结构物的地震作用应根据《铁路工程抗震设计规范》的相关规定进行计算。因此，本桥的抗震计算根据《铁路工程抗震设计规范》确定抗震设防目标，各阶段的设防目标具体如表3-1所示。

表3-1 桥梁抗震设防目标

抗震设防概率水准抗震设防部位抗震设防目标

4 地震动参数

4.1 设计地震加速度反应谱曲线 4.2 设计地震动时程

按照《铁路工程抗震设计规范》GB50111-2006(2009年版)第7.2.2条，地震可采用人工拟合地震波进行时程分析。在结构分析中采用地震安评报告提供的地震动时程。图4-1~图4-3为工程场地地震安全性评价单位提供的多遇地震条件、设计地震条件以及罕遇地震条件下的地震波时程。

A (g a l )

-60

-40-20020406080

（c ）5063-3号波 图4-2 多遇地震的地震动时程

A (g a l

)

-60

-40

-20020406080

（c ）5010-3号波 图4-3 设计地震的地震动时程

A (g a l

)

-250

-200-150-100-50050100150200

250

（a ）5002-1号波

图4-4 罕遇地震时的地震动时程

5 抗震安全性验算要求

5.1 多遇地震作用时的强度要求

多遇地震作用时结构要求处于弹性阶段，按《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005)进行强度检算。

根据《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005)及其修订条文。采用C45砼桥墩在主力加附加力作用下弯曲受压及偏心受压混凝土容许应力[σb]取

15.0MPa ，结构受力主筋采用HRB335级钢筋，容许应力[σs ]取180MPa 。而根据《铁路工程抗震设计规范》（GB50111－2006）（2009年版）规定，主力加特殊荷载作用下，需虑地震力作用下建筑材料容许应力修正系数，如表5-1，[σb]应取22.5MPa ，[σs]取270MPa 。

表5-1 建筑材料的容许应力修正系数

5.2 罕遇地震作用时的支座强度

根据《铁路工程抗震设计规范》（GB50111－2006）（2009年版）规定，采用延性设计的钢筋混凝土桥墩，其支座应按罕遇地震进行验算。

对固定盆式支座、单向活动盆式支座的固定方向的水平剪切力进行承载能力抗震验算： 固定盆式支座、单向活动盆式支座的固定方向的水平剪切力 max

E E hzb ≤ 式中： hzb E ——罕遇作用效应和永久作用效应组合得到的固定盆式支座水平力设计值

（kN ）；

max E ——固定盆式支座容许承受的最大水平力（kN ）。

支座验算时，按《铁路工程抗震设计规范》(GB50111－2006)(2009年版)规定，地震力作用下建筑材料容许应力修正系数按表5-1。

5.3 罕遇地震作用时的变形要求

钢筋混凝土桥墩在罕遇地震作用下的弹塑性变形分析，按《铁路工程抗震设计规范》（GB50111－2006）（2009年版）规定，进行桥墩延性验算。延性应满足下式的要求：

μu =

y

∆∆max

＜［μu ］ 式中：μu —非线性位移延性比；

［μu ］—允许位移延性比，取值为4.8； Δmax —桥墩的非线性响应最大位移； Δy —桥墩的屈服位移。