抗震计算—xxx大桥抗震计算书

1、、工程概况楚雄（连汪坝）至南华县城一级公路 K38+890右 2420/ 左 2520m 预应力砼小箱 梁桥位于拖木古村北面的龙川江河谷内，为跨山间河流凹地的桥梁。中心里程为K38+890，起止点里程为右 K38+（左 K38+）K39+，桥面净宽 2米，最大墩高米，全长米 （单幅计列 ）； 上部结构为预应力混凝土箱形连续梁桥，下部结构及基础均为柱式轻型桥台、双柱式桥墩及 桩基础 .本桥平面分别位于缓和曲线 （起始桩号 K38+，终止桩号:K38+，参数 A: ，右偏） 、圆曲线（起 始桩号:K38+，终止桩号:K39+，半径:457m，右偏）和缓和曲线 （起始桩号:K39+，终止桩号:K39

2、+， 参数 A:，右偏 ）上，纵断面纵坡 %；墩台径向布置。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 ，桥位处中硬场类场地，地震动峰值加速度值为， 地震动反应谱特征周期为，地震基本烈度值为度，分组为第二组。本计算书对大桥左幅第三联进行计算，桥型布置图如下图所示。图 桥型布置图图 剖面示意二、自振特性分析全桥有限元计算模型示于图，从左到右依次是 8 号墩、9 号墩、10 号墩、 11号墩、 12 号 墩，8 号墩、 12号墩为过渡墩， 10号墩为固定墩。其自振周期及相应振型列于表，示于图。图 有限元模型 表 自振特

3、性一览表模态号频率 /Hz周期 /s123456第二阶振型第一阶振型第三阶振型 第四阶振型第五阶振型 第六阶振型 图 振动模态、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、所示。桥位处中硬类场地，地震动峰值加速度值为，地震动反应谱特征周期为，地震基本烈度值为度。图 E1 反应谱输入函数图 E2 反应谱函数四、抗震性能验算E1 作用下桥墩的抗震强度验算桥墩截面尺寸如图所示。图桥墩截面E1 作用下桥墩抗压能力验算9 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 : 0Nd=Nn = (f cdA+fsd As

4、)= +0Nd (f cdA+f sd As ) ，轴心受压满足要求。2) 、9号墩底单元 Fx最小时(My)的偏心受压验算 :?= = mm? = + = mm?= + = mm ?Nd =，= m， 0Nde = kN m?假定大偏压,对0N0作用点力矩取零 ,得到 x 计算的方程为:? fcdb/2x2 +fcdb(e-h0)x +f cd(bf -b)h f (e-h 0+hf /2)-f sdAse+f sd As e = ?求得 x = mm.?= x/h 0 =?x2a = 2 = mm, 故应验算 0Nde fsdAs( h0-a s ) ，?Nn = f sdAs(h0-a

5、s )/e = = 0Nd Nn，偏心受压满足验算要求。3）、9 号墩底单元 My最大时的偏心受压验算?e0 =M d/Nd = = mm?e =e0+h/2-a s= += mm?e =e0+as -h/2 = + = mm?Nd=， 0Nd = 。 0Nde =kNm， 0Nde = kNm?假定大偏压,对0N0作用点力矩取零,得到 x 计算的方程为:fcdb/2x2 +fcdb(e-h0)x +f cd(b f -b)h f (e-h 0+hf /2)-f sdAse+f sd As e = 0 ?求得 x = mm.?= x/h 0=?x bh0, 为小偏压 , 应重新计算 x :?取

6、对0N0作用点力矩为零的条件 ,得到 x 计算的方程为 : fcdb/2x2 +f cdb ( e-h 0) x+f cd( bf -b ) hf ( e-h 0+hf /2)+( cuEsAse-f sd As e ) x- cu Esh0Ase = 0?求得 x = mm.?s= cuEs( h0/x -1) = = ?= x/h 0=Nn =f cdbx+f sd As - sAs? ? = + =?Nne = f cdbx(h 0-x/2)+(b f -b)h f (h0-hf /2)+f sdAs (h 0-a s) = kNm?重新计算 e1 = h/2-e 0-a =?综上， N

7、n取0Nd Nn, 偏心受压满足验算要求 ?表 E1 作用下桥墩承载力验算墩号类型x(mm)rNd(kN)e(mm)e (mm)Nn(kN)rNd Nn是否通 过验算9偏心 Fxmin (My)是是偏心 -Mymax是是偏心 -Mymin是是轴心 -F xmin000是是10 (固 定)偏心 Fxmin (My)是是偏心 -Mymax是是偏心 -Mymin是是轴心 -F xmin000是是11偏心 Fxmin (My)是是偏心 -Mymax是是偏心 -Mymin是是轴心 -F xmin000是是E1 作用下桥墩受弯承载力验算图 E1 作用下轴力弯矩曲率曲线桥墩截面承载力：M u fsdAs(h

8、0 as) fcdbx(h0 x) 330 12868.8 (1363 137) 14.3 1500 (1363 216 / 2) 211021kN m桥墩墩底最大弯矩 Mmax=5419 kNm Mu=11021kNm，满足设计规范。根据公路抗震设计细则， 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地震作用下塑性铰区的弯矩小于首次屈服弯矩即认 为桥梁结构处于弹性状态， 从上图可以看出首次屈服的弯矩为 11068kNm，9 号墩、10 号墩、 11 号墩计算结果见下表：表 E1 地震作用下弯矩验算墩号墩底弯矩 Mmax(k Nm

9、)Mu (k Nm)My (k Nm)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，墩底的最大弯矩小于桥墩的初始屈服弯矩，桥墩处于 弹性状态，桥墩满足公路桥梁抗震细则的 E1 条件下抗震设防要求。E1 作用下桥墩抗剪能力验算桥墩最大容许剪力=所以 Vs=Vcu(0.0023 fc Ae Vs)0.85 ( 0. 0023 20.1 15030 .76 5375 .7) 4701 KN在 E1 作用下桥墩最大剪力 V=1064kN故满足设计规范E2

10、 作用下验算E2 作用下位移验算与塑性铰转动能力验算桥墩截面弯矩曲率曲线如下图所示图 E2 作用下轴力弯矩曲率曲线由上图的弯矩曲率曲线可知 y= u=Lp=+=9500+ 400 =Lp=2/3 b=2/3 1500=1000mm 因此 Lp=1000mm=1m 塑性铰区域最大容许转角：Lp( uy)/K =1、墩顶位移的验算9 号墩墩底容许位移：u 1H 2 y (Hu 3 yL2p)u =1/3 +2) =d=u 故满足设计规范10 号墩墩顶容许位移：13 H2 y(HL2p)d=u 故满足设计规范。11 号墩墩顶容许位移：1 H2(H Lp) =u 3 y 2 ud=u 故满足设计规范。

11、9 号墩、10 号墩、 11号墩墩顶位移域容许位移比较如下表所示，从表中可以看出墩顶位移满足设计规范表 墩顶位移比较墩号方向墩顶位移d(m)容许位移 u(m)du是否通 过验算9顺桥向是是横桥向是是10( 固定墩 )顺桥向是是横桥向是是11顺桥向是是横桥向是是2) 、塑性铰区域塑性转动能力的验算：9 号墩塑性铰转动能力的验算：10 号墩塑性铰转动能力的验算：11 号墩塑性铰转动能力的验算：表 塑性铰区域塑性铰转动能力的验算墩号是否通过验算9是是10(固定墩 )是是11是是从上表可以看出塑性铰转动能力满足抗震设计规范。能力保护构件9号桥墩由图，有顺桥向墩底极限弯矩 M zxc=14394kN公式

12、(6.8.2-1 ）有：Vc00 M zc = 14394/ = Hn横桥向墩顶极限弯矩 M hsc=14394kN墩底极限弯矩 M hxc=14394kN公式( 6.8.2-4 )有：M hxcM hscHn=(14394+14394)/ =根据规范公式对桥墩塑性铰区域抗剪强度进行验算，所以 Vs=Vcu(0.0023 fc Ae Vs)5375 .7)4701 KN0.85 ( 0. 0023 20.1 15030 .76Vc0Vcu所以满足设计规范表为 9号墩、 10 号墩、11 号墩塑性铰剪力与桥墩容许剪力的比较：表 剪力比较墩号方向Vco(kN)Vcu(kN)Vco Vcu是否通过验

13、算9顺桥向4701是是横桥向4701是是10 ( 固定墩 )顺桥向17424701是是横桥向34844701是是11顺桥向是是横桥向2331是是由上表可知桥墩的设计满足能力保护构件要求。2) 、盖梁的验算 根据配筋计算出桥墩截面横向抗弯承载能力 MhM h fskAs(h/2 as )400 16888.2 (900 76) 11132.7kN m盖梁计算公式()得：=+4091=m根据盖梁配筋对盖梁正截面抗弯能力计算：hhh xM u fskAs(h as ) fsk As(h as) fckbx(h x)222 2400 30559.6 (950 108) 400 15279.8 (950

14、 108) 20.1 2100 144.8 (950 97/ 2) 21440kN m满足设计规范。由公式得盖梁剪力设计值：=214402/=7680kN根据规范 JTG D62-2004 公式计算盖梁斜截面抗剪承载能力：=7214kN=kN满足设计要求E2 作用下基础验算桩底入岩，中风化，碎块状，按端承桩计算， 9 号墩入岩深度， 10 号墩入岩， 11 号墩 入岩。9 号墩单桩轴向受压承载力计算如下：= 40000+ 40000+1/2 160=118100kN10 号墩单桩轴向受压承载力计算如下：=40000+ 40000+1/2 160=120819kN11 号墩单桩轴向受压承载力计算

15、如下：=40000+ 40000+1/2 160 =125578kN9 号墩、 10 号墩、 11 号墩桩顶轴力如表所示，从表中可以看出， 9 号墩、 10 号墩桩基承 载力均满足设计要求。表 基础承载力比较墩号桩顶轴力 N (kN)单桩承载力Ra(kN)NRa是否通过验算917860118100是是10( 固定墩 是1122031125578是是能力保护构件=7214kN=k N满足设计要求构造细节设计桥墩箍筋直径为 12mm，满足规范箍筋直径不小于 10mm，加密区间距为 10cm，满足规范不大于 10cm，最小加密区长度为 170cm大于 150cm满足设计规范。塑性铰区域箍筋最小含箍率：所以表 桥墩构造细节名称柱直径 (cm)主筋箍筋主筋直径 (mm)主筋根 数主筋间距 (cm)配筋率箍筋直径 (mm)箍筋加密 间距 (cm)加密区 长度 (cm)箍筋率实际配筋15032601210170设计规范-20是否满足-是是是是是