抗震计算—某大桥抗震计算书.docx

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1、一、工程况XX （连汪坝）至南华县城一级公潞K38+890右24 X 20/1 25 x20m预应 力碎小箱梁桥位于拖木古村北面的XX江河谷内,为胯山间河流凹地的桥桀。中 心里程为 K38+890,起止点里程为右 K38+646.96 （左 K38+626.96 ） K39+113.04, 桥面净宽2x14.75米，最大地高18.27米，全长992.16米（单幅计列）;上部结构 为预应力混箍土箱形连续梁桥，下部结构及基硼均为柱式轻型桥台、双柱式桥瞰 及桩基础.本桥平面分别位于缓和曲线（起始桩号K38+656.96,终止桩号:K38+713.512, 参数A324.207,右偏）、圆曲线（起始桩

2、号:K38+713.512,终止桩号:K39+087.738, 半径:457m,右偏）和缓和曲线（出始机号:K39+087.738,终止机号:K39+134.838, 参数A:324.207,右偏）上，纵断面纵城1.8%；嫩台径向布置。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001 ）及XX省地震动薜值加速 度区划图、XX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,地震动反应请特征周期为0.45s,地震基本烈度值为 VIIg,分组为第二组。本计算书对大桥左幅第三胜进行计算，桥型布置图如下图所示。4.1.2 E1作用下桥墩受弯承教力脸算izi-C

3、VEOSizi-CVEOSCurvature x (Vm图4.2E1作用下轴力弯电曲率曲线弯矩1/n()2215.8172(-) () (-)2215.8172 0.000177K|0.0001775511068.224111068.22410. 00203461 |0 0020346513792. 32013792. 3200.0M6161C0 0046161(13660 042：13880.042：0. 002547920 0025479：14394 73414394 734?0 0095547：0 0095547：桥墩截面承载力:yMu = fsd A (% - 4) + fc(lhx(

4、ho 一一) = 330x12868.8x (1363-137) + 14.3x 1500x (1363-216/2)= 11021kN-m桥墩地底最大弯矩Mmax=5419 kN . m Mu=11021kN - m,满足设计规X。根据公路杭震设计细则，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地震作用下塑性校区的 弯矩小于首次屈服弯班即大为桥梁结构处于弹性状态，从上图4.2可以看出首次 屈服的弯矩为11068kN m, 9号燃、10号康、11号娥计算结果见下表：表4.2 E1地废作用下弯矩验算澳号墩底弯明MnUkN m)M(kN m)

5、My(kN m)Mmax MuMmax Mq是否通过验算936001102111068是是10（固定墩）54191102111068是是1132491102111068是是因此，桥墩在E1水准地震作用下，墩匠的最大弯矩小于桥墩的初始屈服弯矩，桥墩处于弹性状态，桥嫌满足公路桥梁杭震细则的E1条件下抗震设防要求。4.1.3 E1作用下桥/抗剪能力验算匕=0.1桥墩最大容许剪力Sk=0.1 X 9.05 X150/10X 330=5375.7=0.067Jo.oeyx V20?l x 15030.76 =4514.96kN所以心5375.7KN匕“ =0(0.0023=0.85 x (0.0023

6、J20.1 x 15030 .76 + 5375 .7) = 4701 KN在E1作用下桥崎最大剪力V=1064kN匕= 4701kNl超满足设计规X。4.2 E2作用下验算4.2.1 E 2作用下位移聆算与塑性技转动能力股算桥墩截面弯矩曲率曲线如下图4.3所示图4.3 E2作用下轴力弯矩曲率曲线由上图的弯矩曲率曲线可知尸0.003 Ou=0.04/k 0.08H+0.022M=0.08 X 9500+0.022 x 400 x 3.2=1041.6mm=0.044fyds=563.2mmZ k 2/3 x b=2/3 x 1500=1000mm因此 p=1000mm=1m塑性较区域最大容许转

7、角：0 =&(必%)/K=1 X (0.035-0.0025)/2=0.01851)、城顶位移的验算9号墩墩底容许位移:1 9L-一=1/3 X 8.9 X 8.9 X 0.002+(8.9-1/2) x 0.018=0.2m3 y 2 4=0.135 +(”-乙)9 =0.22m3 y 2 4=0.179 +(一一L)0 =0.38m32 4=0.155 J也满足设计规Xo9号墩、10号地、11号墩墩顶位移域容许位移比较如下表4.3所示，从表中 可以看出墩顶位移满足设计现X。表4.3班顶位移比较段号方向城顶位移Ad(m)容许位移u(m)Ad Au是否通 过验算9旗桥向0.1350.2是是横桥

8、向0.0450.09是是10（固定地）鹤桥向0.1790.22是是横桥向0.0550.09是是11H桥向0.1550.38是是横桥向0.0950.15是是2）、塑性技区域塑性转动能力的验算：9号原塑性段转动能力的验算：在E2作用下，潜在空性域塑性口角：% = 0.0087 V & = 0.01810号地塑性转转动能力的验算:在E2作用下，潜在塑性口域塑性口角：2 = 0.017 V 6 = 0.01811号瞰塑性较转动能力的验算：在E2作用下，潜在空性域塑性口角：% = 0.012 V比=0.018表44型性按区域型性控转初能力的装算第号% V久是否通过验算90.00870.018是是10（固

9、定康）0.0170.018是是110.0120.018是是从上表可以看出塑性按转动能力满足杭震设计规X。能力保护构件9号桥墩由图4.2,有顺桥向地底极限弯矩M；=14394kN公式（682-1 ）有：匕 0 =区1=1.2 x 14394/ 8.9=1940.3kNHn横桥向墩顶极限弯花Mj=14394kN墩底极限弯矩M，=14394kN公式(6.8.2-4 )有：八 Mx + MxV.o= / he he =1 2 x (14394+14394)/ 8.9=3881.5kN Hn根据规X公式对桥墩塑性投区域抗剪堀度进行验算，V=0Sk y =0.1X 9.05 X150/10 X 330=5

10、375.7=0.067mF067X V20?l x 15030.76 =4514.96kN所以心5375.7KN匕“=0(0.0023 77+匕)=0.85 x (0.0023 V2O.1 x 15030 .76 + 5375 .7) = 4701 KN%所以满足设计规X。下表4.5为9号墩、10号墩、11号墩塑性狡剪力与桥墩容许剪力的比较:表4.5电力比较地号方向kN)以kN)Vco 7 vn .f-i近=0.4 x 5.0868 x 40000+5.652 x 0.03 x 5.4 x 40000+1 /2 x 0.2 x5.4x160=118100kN10号墩单机轴向受压承载力计算如下：

11、 = C1Apfrk + c2iitfrki +?=i2Qu Zg 团依=0.4 x 5.0868 x 40000+5.652 x 0.03 x 5.8 x 40000+1 /2 x 0.2 x5.8x160=120819kN11号墩单桩轴向受压承载力计算如下： = C1Apfrk + c2iitfrki +?=i2Qu Zg 团依=0.4 x 5.0868 x 40000+5.652 X 0.03 x 6.5 x 40000+1 /2 X 0.2 x6.5x160=125578kN9号墩、10号墩、11号墩桩顶轴力如表4.6所示，从表中可以看出，9号城、 10号墩机基承载力均满足设it要求。

12、表4.6基郎承载力比较段号机顶轴力 (kN)单机承载力 Ra(kN)/VRa是否通过验算917860118100是是10(固定敷)18086120819是是1122031125578是是能力保护构件6.7=5133.3kN忆=a1a2a30 45 X 10%1。J(2+0.6P)PwAv1.1 X 0.45 X 1013 X 2100 X 1840J(2+ 0,6 X 301=7214kN% =0.75 X而内% =0.75 X而内0.75 X 1013 X 360 X 15279.8kN满足世计要求4.3构造细节设计桥墩箍箭直径为12mm,满足规X箫箭直径不小于10mm,加密区间距为10cm

13、,满足规X不大于10cm,最小加密区长度为170cm大于150cm满足设计规X。塑性狡区域箍前最小含箍率:所以Psmn=0004表4.7精盘构造绢节名作柱直径 (cm)箍前主箭直径 (mm)主前根 数主随问题 (cm)配箭率箍箭直径 (mm)箍前加密 IO(cm)加密区KB(cm)箍前率实际和前150326010.40.02112101700.006设计规X=20=10=10=1500.004是否满足是是是是是是五、小结通过对托古木大桥的杭展计算分折，可得到一下结论：、在E1水准地震作用下，桥墩处于睥性状态，桥墩满足公路桥梁抗震细则的E1条件下杭震设防要求；(2)、在E2作用下，墩顶位移小于坡

14、顶容许位移，满足杭震规X要求；、在E2作用下，桥墩塑性较区域最大剪力小于容许剪力，满足抗震要求;(4)、在E2作用下,基耶承载力满足设计要求；(5)、在E2作用下，盖梁正截面抗弯强度与斜截面裁剪强度均满足设计要求;(6)、桥墩构造措施也满足设计规X要求。9H 修一 g115霎餐 SQlly一 2 二零*招|*二._ 22W.651*堡7.62939.6=6QMSH605M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8号墩、9号墩、10号墩、11号段、12号境，8号娥、12号墩为过渡墩，10号墩为固定墩。其自振周期及相应振里列于表21,示于图2.2。图2.1有限元模壁表2.1自

15、振特性一览表模态号鲍率/Hz周期/s10.5639661.77315621.2257450.8158331.365010.73259541.4331960.69774151.7839930.5605462.0587750.485726第一阶振型第二阶振型第三阶振型第四阶振型第五阶强型第大阶板型图2.2振动模态三、地震输入E1、E2水准地震时，均按反应日输入。E1、E2反应措函数分刖如下图3.1、3.2所示。桥位处中硬论一类场地，地震动峰值加速度值为0.15g,地震动反应僧特征周期为0.45s,地震基本烈度值为“度。幼出数据特征周期CTg)：重要性系数(Ci)：场地系数(CG :阻尼调整系数(C

16、d):EPA ：Sft 4X(=2. 2StCi*Cs*CdEPA)：结构最大冏期：0.65(Sec)0.50抗震规范9 E1阻尼比：“高速公路和一级公路上的大桥、特大桥竖向加速度反应港O基岩。土层6.000.1929090.1729090.1529090.1329090.1129090.092%0.0729(W0.0529W0.0329W0.012S0W0.01 0.51 1.01 1.51 2.01 2.51 3.01 3.51 4.01 4.51 5.01 5.51 6.01周期(秒)图3.1 E1反应请翰人函数输出数据特征周期CU)：0 656 00(Sc)10.0 T输入数据桥梁类型

17、 B OC C D分区特征周期- 0. 350.4 0.45氏Mi*：利Cl0 II mIV设防以度6 (0.06c)7 (0 10g) 7 (0.15g)f 8 (0.20g)8 (0. 30g)9 (0.40g)抗藁规范C El E2阴尼比：0.05“向速公路和一级公路上的大桥、特大桥整向加速度反应诺(Sc)重要性系数(Ci):1 70场地系数(CS):1 20阻尼调整系数(Cd):1 00EPA ：Snftx(=2.25Ci*Cs*Cd*EPA):0.1560.696周期（秒）图3.2 E2反应诺函数四、抗震性能验算4.1 E1作用下桥段的抗震强度验算桥墩截面尺寸如图4.1所示。04.1

18、桥墩截面E1作用下桥墩杭压能力验算9号燃底单元截面使用阶段正截面轴心抗压承莪能力脸算:1）、截面偏心矩为0,做轴心杭压承载力验算：%2981.2kNNn = OCOcpCcdA+fsA)=0.90 x1.00x(13.80 x 2250000.00+330.00 x 49963.20)= 42784.1 kN丫。帅:0.90。-乂/篇4),轴心受压满足要求。2)、9号嫌底单元Fx最小时(My)的偏心受压验算：_Mde n =为二 5081667319.12/2981207.23 = 1704.57 mm= 1.00x1704.57+1500.00/2-137.00 = 2317.57 mm *

19、e=%。+ 1也=2981.2kN, %=2981.2kN.= 6909.147kN - m,e= 3254.2 kN - m假定大偏压，对YONO作用点力矩取梨得到x计算的方程为：fcdxb/2xx2 +fcdxbx(e-h0)xx +x (br-b)hr(e-ho+hf/2)-睛MAse = 0求得 x- 234.65 mm.占物0.172x137.00 = 274.00 mm, 应验算(岳-4), = fsA(h0-as)/e =330.00 x 12868.80 x (1363.00-137.00)/1091.57 ：4769.7kNYoNd = Nnt偏心受压满足聆算要求。3)、9号

20、坡底单元My最大时的偏心受压验算：e0 = 4714=5081667319.12/2981207.23 = 1704.57 mme = neo+h/2-a .00 x 1704.57+1500.00/2-137.00=2317.57 mme = ne0+as-h/2=%2981.2kN,% 2981.2kN。丫川代 6909.1 kN - m, 丫刖志= 3254.1 kN - m假定大归压，对YoN。作用点力矩取黎得到。计算的方程为:fa/Xbxxy +fcdxbx(e-h0)xx勿力广(e-%/29Y4Me= 0求得 x= 234.65 mm.不 x/hHx弛,为小偏压，应重新计算x：取对

21、YoN。作用点力矩为零的条件，得到x计算的方程为:fcdXb/2xx2 +质 xOx(e-e)xxv-f x( bf-b) h e-h0+hf/2+( cuE$AsefsdAs ) X ScuEs/5hoAs6 0求得 z=762.93 mm.om cuEBMx-1) =0.0033 x 200000.00 x (0.80 x 1363.00/762.93-1)=211.01&= x/h产 0.56No = fmbx+fsd As -aA=13.80 x 1500.00 x 762.93+330.00 x 12868.80-283.30 x 12868.80 =16393.6kN心=fcdbx

22、(ho-x/2)+(bLb)h/(hLh/2)+fsdAs (fiLas)=2075.4 kN - m重新计算 8 = /7/-=-77.08mm综上，仅取15891.2kNyM = 偏心受压满足验算要求表4.1 E1作用下桥地承我力盼算改号类型Mmm)成(kN)&mm)外mm)(kN)rNdNn是否通 过脸算9恸心FxUMy)0.64483858.63611.43060.204613348.3653是是偏心-Mymax0.64483858.63611.43060.204613348.3653是是偏 Jb-Mymin0.8478455.41481.0388-0.187219338.0695是是

23、轴心Fxinln03858.63610042784.0704是是10(固定)偏心 Fxmin(My)0.23472981.20722.31761.09164769.7112是是偏心-Mymax0.23472981.20722.31761.09164769.7112是是偏心-Mymm0.76297852.59771.30310.077115891.2026是是釉心-Fxmln02981.20720042784.0704是是11偏心 Fxmin(M,)0.58233377.27241.50380.277812053.2597是是归心-My(nax0.58233377.27241.50380.277812053.2597是是归心-Mymm0.8919557.22320.9529-0.273120788.2112是是轴心-Fxmin03377.27240042784.0704是是