参考桥墩抗震计算讲解.docx

1、参考桥墩抗震计算讲解 高速公路简支空心板桥 桥 墩 抗 震 计 算 书 计算:2005.5.0 (一)设计资料 1、上部构造：2孔20m连续桥面简支梁，20m先张法预应力混凝土简支宽幅空心板，计算跨径为 19.32m，每跨(单幅)横向设 8 块板。桥面现浇10cm50号混凝土，9cm沥青混凝土。 2、桥面宽度(单幅)：0.5（防撞墙）净 11.5(行车道)0.75m(波形护栏)=12.75m。 3、斜度：30。 4、设计荷载：公路级。 5、支座：墩顶每块板板端设GYZ20042mm板式橡胶支座2个。 6、地震动峰值加速度：0.20g。 7、下部构造：圆形双柱式墩，直径1.3m；钻孔桩直径1.5

2、m，长40m。墩柱为30号混凝土，桩基础为25号混凝土，HRB335钢筋。 桥墩一般构造如下 1 (二) 恒载计算 1、上部恒载反力 空心板：(12.5+0.3)6(14.7+0.3)2262776.8kN 铰缝混凝土：2.22726404.0kN 桥面铺装(包括50号混凝土和沥青混凝土)： 11.5200.12611.5200.09241094.8kN 防撞墙：626156kN 波形护栏：5.626145.6kN 合计：2776.8404.01094.8156145.64577.2kN 2、下部恒载计算 1)盖梁加防震挡块重力 P28.825720kN G2)系梁重力 P8.125202.5

3、kN X3)一个墩柱重力 P 1.325.625185.8kN 40251767.1kN d44)单桩自重力 P 1.52z4(三)水平地震力计算 1、顺桥向水平地震力计算 1)上部结构对板式橡胶支座顶面处产生的水平地震荷载 2 Kitp E ihsC C K h 1GspnizKitpi=1式中：C1.7，C0.3，K0.2 izh根据地质资料分析，桥位所在地土层属类场地，所以有 0.45 2.25( )10.95T1对于板式橡胶支座的梁桥 21 T1其中： G K + (K + K )G G K + (K + K )Gsp 2 4G G K K 1/ 2tp sp 1 212 g tp11

4、2sptp1122G Gtpspn K K 1isi=1计算采用2孔20m为一联，故n1 nG Arts K isdi=1其中：n21632，G1200kN/ms2d由橡胶支座计算知 A 0.2r20.0314m24 t0.042m 1200 0.0314 K 32is28708.6kN/m 0.042 K128708.628708.6kN/m 1n K Kip2i=13 K ip1li 33I E1其中：墩柱采用30号混凝土，则 E3.0010c4MPa E0.83.0010411032.410kN/m7 2按墩高H7m控制设计， 支座垫石支座厚度0.10.0420.142m l70.142

5、7.142m i柱惯矩： I 1.3140.1402m4643 0.1402 2.4107255418.0kN/m K ip7.1423K155418.055418.0kN/m 2G 24577.29154.4kN spG G Gptpcp其中： G 720kN cp G2185.8371.6kN p 0.16( X f2+2 X f 122+ +1) X X f 1 X f12f2顺桥向作用于支座顶面的单位水平力在支座顶面处的水平位移为： XXlXQd00 0其中： ll7.142m 0 il033E1I137.142 XQ 3 2.41070.0000361 0.1402桩的计算宽度：b0

6、.9(d+1)0.9(1.51)2.25m 14 mb1EI桩在土中的变形系数： 5 m10000kN/m4其中：桩采用25号混凝土，则 E2.80104MPa cEI0.82.8107 1.55.56710466410000 2.25 5 5.567106桩长h40m， 0.3321 h0.33214013.284m2.5m 取h4.0，故K0 hB D4 B D3l0B C4 B C33 41从而有 X034+ 3EI A B A B32EI A B A B3344344A D4 A D3 + l0EI A B A B3 4 4 3A C4 A C31 (34EI A B A B334)0

7、2344由公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85)附表6.11查得 B D B D32.441 A B A B3 344344B C B C3A D A D33 4 41.625 344A B A B3A B A B3344344A C A C31.751 A B A B33443442.441 1.625l0故 X+03EI2EI2.4415.567101.625 7.1422 60.3321 5.56710+0.3321360.0000309 5 1.625 1.751l0) (+02EIEI1.6255.567101.751 7.142+0.33215.56710 ) (0.3

8、321266 0.00000941 X0.00003090.000009417.1420.0000361 d 0.000134 X 0X d0.00003090.2306 0.000134 Xf5l0348E1I1 X Xl/2X Xl/20 0H/200 0Q/207.1425 7.14230.00003090.00000941 248 2.410 0.140270.0000758 X H / 2X d0.00007580.5657 0.000134X f/2 0.16(0.2306+20.5657+0.23060.5657+0.5657+1) 2 2 0.3823 G 7200.38233

9、71.6862.1kNtpG K + (K + K )G G K + (K + K )Gsp 2 4G G K K 1/ 2tp sp 1 212 g tp112sptp1122G Gtpsp862.1 28708.6 + (28708.6 + 55418)9154.4 862.1 28708.6 4862.19154.4 28708.6554181/ 2 9.8 + (28708.6 + 55418)9154.4229154.4862.1 20.021 4.474 12T 1.404 14.4746 0.452.25( )10.950.7634 1.404K KipK + Kipis2870

10、8.655418.018911.7kN/m 28708.6 + 55418.0K itpis18911.7118911.7则 E ihs1.7 0.3 0.2 0.76349154.4712.8kN 2)墩身自重在板式支座顶面的水平地震荷载 E C C K G 1.7 0.3 0.2 0.7634862.167.1kN hpizh1tp支座顶面的水平地震力总和为 E E 712.867.1779.9kN ihs hp(四)墩柱截面内力及配筋计算(柱底截面) 1、荷载计算 上部恒载反力：4577.2kN 下部恒载重力：7202185.81091.6kN 作用于墩柱底面的恒载垂直力为 N 4577

11、.21091.65668.8kN 恒水平地震力：H779.9kN 水平地震力对柱底截面产生的弯矩为 M779.97.1425570.0kNm 2、荷载组合(单柱) 1)垂直力：N5668.8/22834.4kN 2)水平力：H779.9/2390.0kN 3)弯矩： M5570.0/22785.0kNm 3、截面配筋计算 偏心矩： eM/N2785.0/2834.40.9826m 0dd7 构件计算长度：l2l25.611.2m 0I 1.34/ 64/ 4i0.325 A 1.32 l/i11.2/0.32534.4617.5 0应考虑偏心矩增大系数 1(l) 1202h 11400e /h

12、00hrr0.65+0.591.24m 0 sh2r20.651.3m 0.22.7 e0.2+2.70.98261.242.341.0 0h01取 1.0 1 1.150.01 l0 1.150.01 1.0641.0 11.22h 1.3取 1.0 211400 0.9826 /1.24 1.311.2)1(21.01.01.067 e1.0670.98261.048m 0由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)附录C有 配筋率 fBr Ae0cdfsd Ce Dgr0f 13.8MPa cdf 280MPa sd gr/r0.59/0.650.9077 s假

13、定0.33， 8 A0.6631，B0.4568，C-0.8154，D1.7903 13.80.4568 0.65 0.66311.048280 0.81541.048 1.7903 0.9077 0.650.01027 NArf Crf 2 2d cd sdArf Cr f 0.66310.65 13.810 -0.81542 2 2 3cd sd0.010270.65280102875.5kNN2834.4kN 2 3d纵向钢筋面积 Ar0.010270.650.01363m2 2 2s选用2825HRB335钢筋，A0.001374m A0.01363m2 2s(五)桩身截面内力及配筋计

14、算 1、内力计算 作用于地面处桩顶的外力为 N2834.4kN，H390.0kN，M2785.0kNm 0001)桩身弯矩 0M 0H 0M2yEI(xA+ B 2 C 3 D) 0 3333EIEI2.441 + M 0 1.625x H 0 30EI 2EI390.0 2.4410.3321 5.5671032785.01.625+0.3321 5.567106260.01204m 1.625 + M 0 1.751) (H 0 20EI390.01.6250.3321 5.56710EI2785.01.751 (+)0.33215.56710626 0.00367 A3、B 、C 、D3

15、 由公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85)附表6.123 3 查得，计算见下表 9 桩 身 弯 矩 M 计 算 yyhy(m)MyA3B3C4D4(m)0 (kN*m)0 0.00000 0.00000 1.00000 0.00000 2785.0 0.301 0.1 -0.00017 -0.00001 0.602 0.2 -0.00133 -0.00013 0.903 0.3 -0.00450 -0.00067 1.204 0.4 -0.01067 -0.00213 1.506 0.5 -0.02083 -0.00521 1.807 0.6 -0.03600 -0.01080 2

16、.108 0.7 -0.05716 -0.02001 2.409 0.8 -0.08532 -0.03412 2.710 0.9 -0.12144 -0.05466 1.00000 0.10000 2901.2 0.99999 0.20000 3010.9 0.99994 0.30000 3108.4 0.99974 0.39998 3189.6 0.99922 0.49991 3251.3 0.99806 0.59974 3291.1 0.99580 0.69935 3307.8 0.99181 0.79854 3300.7 0.98524 0.89705 3270.5 3.011 1 -0

17、.16652 -0.08329 0.97501 0.99445 3217.4 0.95975 1.09016 3142.8 0.93783 1.18342 3048.4 0.90727 1.27320 2936.1 0.86573 1.35821 2808.1 0.81504 1.43680 2679.4 0.73859 1.50695 2514.8 0.64637 1.56621 2354.3 0.52997 1.61162 2187.8 0.38503 1.63969 2017.7 0.20676 1.64628 1846.4 3.312 1.1 -0.22152 -0.12192 3.6

18、13 1.2 -0.28737 -0.17260 3.914 1.3 -0.36496 -0.23760 4.216 1.4 -0.45515 -0.31933 4.517 1.5 -0.55870 -0.42039 4.818 1.6 -0.67629 -0.54348 5.119 1.7 -0.80848 -0.69144 5.420 1.8 -0.95564 -0.86715 5.721 1.9 -1.11796 -1.07357 6.022 2 -1.29535 -1.31361 6.625 2.2 -1.69334 -1.90567 -0.27087 7.227 2.4 -2.141

19、17 -2.66329 -0.94885 7.829 2.6 -2.62126 -3.59987 -1.87734 8.431 2.8 -3.10341 -4.71748 -3.10791 1.57538 1508.0 1.35201 1187.5 0.91679 896.3 0.19729 643.1 9.033 3 10.539 3.5 -3.91921 -9.54367 -10.34040 -5.85402 109.7 12.045 4 -1.61428 -11.73066 -17.91860 -15.07550 53.1 -3.54058 -5.99979 -4.68788 -0.89

20、126 433.4 y2.108m处，弯矩最大，M3307.8 kNm y垂直力： N2834.4202.5/2 1.52.108253028.8kN 2d42、截面配筋计算 偏心矩： eM/N3307.8/3028.81.092m 0dd44构件计算长度：l0.7 0.708.431m 0.332110 I 1.54/ 64/ 4i0.375 A 1.52 l/i8.431/0.37522.4817.5 0应考虑偏心矩增大系数 1(l) 1202h 11400e /h00hrr0.75+0.661.41m 0 sh2r20.751.5m 0.22.7 e0.2+2.7 1.091.0 1.4

21、11.09201h0取 1.0 11.150.01 l0 1.150.01 1.0941.0 8.4312h 1.5取 1.0 2114001.092 /1.41 1.58.431)1(21.01.01.029 e1.0291.0921.124m 0由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)附录C有 配筋率 f Br Ae0cdfsd Ce0 Dgrfcd 11.5MPa fsd 280MPa grs/r0.66/0.750.88 假定0.32， A0.6351，B0.4433，C-0.8656，D1.7721 11 11.50.4433 0.75 0.63511.124 0.00731 280 0.86561.124 1.7721 0.88 0.75NAr2fcd Cr2fsdAr2fcd Cr2fsd0.63510.75 11.510 -0.86560.007310.7522801033111.7kNNd3028.8Kn 纵向钢筋面积 Ar0.007310.7520.01292m2选用2825HRB335钢筋，A0.001374m2 As0.01292m212