桥梁抗震计算书实用讲解实用docWord文档下载推荐.docx

1、9.1.2E2- 7 -10地震响应验算 .- 8 -10.1墩身延性验算 .- 10 -10.2桩基延性验算 .- 10-10.3支座位移验算 .- 1111结论 .- 11 -12抗震构造措施 .12.1墩柱构造措施 .- 1212.2结点构造措施 .1工程概况海口湾景观桥全桥 24m 桥宽。桥梁全长 666.08 米，等高梁跨径布置有 4x35m，3x35m 两种形式。桥墩为标准双柱式桥墩，墩柱高度在 5.297m12.079m之间。单柱墩底尺寸为 2.2x2.0m。桩基为 81200 钻孔灌注桩。 本报告截取最不利一联P12P16进行计算。桥梁部分桥跨布置图如下：图 1-1 桥梁部分桥

2、跨布置图2地质状况根据野外鉴别、原位测试结合室内土工试验成果，本次钻探揭露 120m深度范围内的地层综合划分为 5 个岩性单元层， 岩土层自上至下分别为：素填土（ Q4 ml）：灰黄色，稍湿，稍密状，主要由石英质中粗砂人工回填而成，含较多碎石块，已完成自身固结，人工填岛堤岸及施工便道均为抛石。该层仅在 ZK0 钻孔有揭露，揭露厚度 3.30m，层顶高程 5.45m。淤泥（Q4 m）：深灰色，饱和，流塑 -软塑状，主要由粘性土组成，切面光滑，干强度中等，韧性高，具有腐臭味，土质污手，该层层表呈现为淤泥混砂和流泥状，下套管时可依靠自重下落，层底呈软塑状粘土。该层全场均有分布，厚度 8.0011.4

3、0m，平均厚度 9.60m，层顶埋深 0.003.30m，层顶高程 2.15-5.45m。粘土（ Q2m）：棕红色、灰黄、灰色，湿，可塑 可塑偏软，主要由粘性土组成，局部含较多中粗砂，韧性中等，干强度高，切面光滑，稍有光泽反应，无摇震反应。该层在钻孔 ZK0ZK6、ZK7-左、ZK7- 右、ZK8-左、ZK7ZK9- 补、ZK11-补、ZK13-补和 ZK15-补有揭露，厚度 1.204.90m，平均厚度 2.59m，层顶埋深 8.0014.80m，层顶高程 -8.50-17.41m。粗砂（Q2m）：灰黄、灰色，湿，中密状，主要由石英质粗砂组成，含少量粘性土，分选性较差，颗粒级配一般，胶结性一

4、般。该层在钻孔 ZK9ZK14、ZK8-右、ZK7ZK9-补、ZK11-补、ZK13 ZK15-补有揭露，厚度 0.506.10m，平均厚度 2.12m，层顶埋深 10.60 14.80m，层顶高程 -10.98-19.41m。m粉质粘土（ N2 ）：深灰色、青灰色，可塑 -硬塑 -坚硬状，以硬塑和坚硬状为主，主要由粘性土组成，含少量中粗砂，岩芯呈土柱状 - 坚硬薄饼状，局部夹半岩状硬夹层，切面稍有光滑，具有光泽反应，无摇振反应，干强度较高，韧性中等。该层全场均有揭露，未钻穿，层顶埋深 9.9019.20m，层顶高程 -10.40-20.61m。3技术标准1）荷载等级：城市 A 级；2）人群荷

5、载： 3.5kN / m 2 ；3）抗震设防烈度： 8 度，设计基本地震加速度峰值： 0.3g；4）抗震设防类别：丁类，设计方法： B 类，抗震设防措施等级： 8 级；5）场地类型：类；6）环境类别：类；7）桥梁设计基准期： 100 年；4计算资料1）计算软件： Midas Civil 20112）支座类型：铅芯隔震橡胶支座。3）支座参数：中墩支座高度为 320mm ，平面尺寸 1320mm 1320mm，水平刚度12.5kN / mm边墩 支座高度 为 268mm ， 平面 尺寸 770mm 770mm， 水平 刚度4.1kN / mm ；4）立柱：立柱底平面尺寸： 2000 2200mm，

6、立柱顶平面尺寸：2400mm（中墩）， 20002600mm（边墩），墩柱高度在 5.297m12.079m 之间；墩柱底部截面配两层 32 钢筋，共 80 根。延伸至墩身以上 4 米处内层钢筋截断， 4 米以上墩身变为一层钢筋，共 40 根。墩身底以上 4 米范围内箍筋采用 16100 钢筋， 4 米以上采用 16150 钢筋。5）承台：承台尺寸为横桥向长 14.4m，纵桥向宽 5.4m，高 2.5m。横桥向底层主筋为单层 32130 钢筋，顶层为主筋为 16130 钢筋；箍筋为 16130钢筋，全部采用 HRB335 钢筋。主筋保护层厚度为 60mm，箍筋保护层厚度 30mm。6）桩基：桥

7、墩位处一共 8 根钻孔灌注桩，桩长为 L=51.0m,桩径 1.2m。桩身配筋为：主筋 28 共 22 根，其中 11 根为通长筋， 11 根在距桩底 20m 处截断；箍筋为 10 螺旋钢筋，在距承台底 2m 范围内为加密段，间距为100mm，其余部分间距为 200mm。主筋保护层厚度为 8mm，箍筋保护层厚度 30mm。5作用效应组合地震作用为偶然作用，根据公路桥涵通用设计规范、 城市桥梁抗震设计规范、公路桥梁抗震设计细则（下简称抗震细则）的规定，确定以下 4种偶然效应组合。E1 纵向组合：恒载 +E1 纵向地震效应；E1 横向组合：恒载 +E1 横向地震效应；E2 纵向组合：恒载 +E2

8、纵向地震效应；E2 横向组合：恒载 +E2 横向地震效应；6设防水准及性能目标1）根据城市桥梁抗震设计规范，该桥的抗震设防标准为丁类，因为该桥为大桥，本次设计同样考虑 E2 地震作用效应。2）根据抗震细则，该桥的抗震性能分析，采用二水准设防、两阶段设计和基于结构性能的抗震设计思想。 根据震后结构修复的难易程度以及相应的经济损失所决定的风险程度。结合城市桥梁抗震设计规范于抗震细则，本次抗震重要性系数 Ci 取值如表 6-1 所示。桥梁主要构件的性能目标如表 6-2 所示。表 6-1 抗震重要性系数 CiE1 地震作用 E2 地震作用市政桥梁 0.35 1.7表 6-2 桥梁结构抗震性能目标设防地

9、震结构性能要求结构校核目标水准E1 地震桩基础在弹性范围内工作地震反应小于首次屈服弯矩桥墩在弹性范围内工作作用支座不发生剪坏验算支座剪力、位移E2 地震桩基础基本在弹性范围内工作地震反应小于等效屈服弯矩墩柱保证不倒塌或严重结构损伤可按延性构件设计支座可以剪坏，但保证不落梁验算限位挡块强度7地震输入根据抗震细则规定，阻尼比 0.05 的水平设计加速度反应谱取为：Smax （5.5T 0.45）SSmaxSmax （Tg / T ）其中， Smax 为水平设计加速度反应谱最大值 Smax 2.25C i C sC d A ，Tg 为特征周期。Ci 为抗震重要性系数， C s 为场地系数， C d

10、为阻尼调整系数， A 水平向设计基本地震动加速度峰值。根据设计原则和地质报告， 桥梁场地为类场地， 设防烈度区为 8 度区，按8 度设防。 Tg 取为 0.55s，场地系数 C s 取为 1.0；桥梁阻尼比为 0.05，阻尼调整系数 C d 为 1，水平向设计基本地震动加速度峰值 A 为 0.3g。E1 和 E2 水准下，主桥水平向设计加速度反应谱如 4-1、4-2 所示。图 7-1 E1 水准下水平向设计加速度反应谱图 7-2 E2 水准下水平向设计加速度反应谱8动力特性分析8.1 动力分析模型桥梁动力特性分析采用离散结构的有限单元方法， 有限元计算模型均以顺桥向为 X 轴，横桥向为 Y 轴

11、，竖向为 Z 轴。主梁，桥墩和桩基均离散为空间的梁单元，承台模拟为质点，用等效土弹簧模拟桩土相互作用。与分析对象相接的两联作为边界条件参与建模。 结构动力特性和地震反应分析的三维有限元模型，如图 8-1 所示。#05 墩#04 墩#03 墩#02 墩#01 墩图 8-1 动力计算模型8.2 动力特性根据图8-1 的动力计算模型，对桥梁进行动力特性分析。表 8-1 桥梁结构周期以及振型描述振型顺序周期 （s）振型描述1.95墩梁纵向振动0.99墩梁横向振动0.91主梁竖弯0.880.739地震反应分析及结果9.1 反应谱分析采用 E1 和 E2 两种概率水平、 阻尼比为 5%的设计反应谱对该桥进

12、行抗震性能分析。 E1 水准下采用毛截面刚度； E2 水准下延性构件采用折减刚度，其他构件采用毛截面刚度。振型组合方式为 CQC。9.1.1 E1 水准结构地震反应墩柱及桩基控制截面的地震反应计算结果汇于表 9-1表 9-6 内。表 9-1单柱控制截面内力最大值（ E1纵向地震输入）跨径构件截面位置地震轴力地震纵向地震纵向弯（ m）（ kN ）剪力（ kN ） 矩（ kN.m ）#01单柱墩底623173072#0212042847704x35#03126427#041314324772#05653063表 9-2横向地震输入）地震横向地震横向弯287480328437657144133775

13、70440737244122804813290表 9-3单桩控制截面内力最大值（ E1截面地震剪力地震弯矩位置（ kN.m ）桩顶5311743806241793816353596321823865339.1.2 E2 水准结构地震反应支座地震反应如下表：墩柱及桩基控制截面的地震反应计算结果汇于表 9-表 9-内。表 9-4 单柱控制截面内力最大值（ E2 纵向地震输入）跨径 构件 截面位置 地震轴力 地震纵向 地震纵向弯矩（kN ）剪力（ kN ）7895992882361296144211761295144222281313829659224表 9-5单柱控制截面内力最大值（ E2弯矩86

14、814521236811371727105921139172510615113810542847145312423表 9-6单桩控制截面内力最大值（ E2截面位置1605528114818895421150188854111491890160352710地震响应验算桥梁抗震的目标是减轻桥梁工程的地震破坏， 保障人民生命财产的安全， 减少经济损失。因此，既要使震前用于抗震设防的经济投入不超过我国当前的经济能力，又要使地震中经过抗震设计的桥梁的破坏程度限制在人们可以承受的范围内。换言之，需要在经济与安全之间进行合理平衡， 这是桥梁抗震设防的合理安全度原则。综合考虑工程造价、 结构遭遇的地震作用水平

15、、 紧急情况下维持交通能力的必要性以及结构的耐久性和修复费用等因素， 来确定对应地震水平下结构的抗震性能目标。桥梁结构抗震性能目标及检算准则见表 6-2。桥墩的初始屈服弯矩为截面最外层钢筋首次屈服 （考虑相应轴力） 时对应的弯矩，当地震反应小于初始屈服弯矩时， 整个截面保持在弹性。 而等效屈服弯矩为根据截面 M 分析（考虑相应轴力），把截面 M 曲线等效为双线性所得到得等效屈服弯矩，此时，截面发生有限损伤，部分钢筋进入屈服，裂缝宽度可能超过容许值， 但混凝土保护层还是完好， 结构整体反应还在弹性范围。 极限弯矩为截面所能承受的最大弯矩。如图 10-1、10-2 所示。图 10-1 桥墩截面能力

16、计算示意图图 10-2 桩基截面能力计算示意图将永久作用和地震作用进行最不利组合， 根据现行规范计算截面强度或采用纤维单元进行 M 分析，计算桥梁各个控制截面的抗弯能力，从而进行抗震性能验算。- 9 -10.1 墩身延性验算由以上计算可知地震作用在顺桥向效应最大，因此以顺桥向为控制计算墩底恒载轴力11550表 10-1 墩底截面顺桥向抗弯承载能力恒载轴力开裂弯矩屈服弯矩极限弯矩（ kN m）m）78253514847987表 10-2 地震作用下顺桥向抗弯承载力验算E1 地震抗弯验算 E2 地震抗弯验算计算弯矩 开裂弯矩 是否 计算弯矩 屈服弯矩 极限弯矩 是否（kN m） （ kN m） 满足 （kN m） （kN m） 满足4770 7825 是 14422 35148 47987 是E1 地震下墩底截面计算弯矩小于开裂弯矩，墩底处于弹性状态； E2 地震下墩底截面计算弯矩大于开裂弯矩， 小于屈服弯矩，保护层混凝土已开裂。 因此，桥墩墩身满足地震下受力要求，满足两阶段设防水准要求。10.2 桩基延性验算表 10-3 桩基截面抗弯承载能力2887159425343367表 10-4 地震作用下桩基截面抗弯承载力验算恒载 E1 地震抗弯验算 E2 地震抗弯验算轴力 计算弯矩 开裂弯矩 是否 计算弯矩 屈服弯矩 极限弯矩 是否（kN ） （kN