引桥抗震计算书75

1、第1章 抗震设防水平与性能目标1.1工程场地地震动参数根据中国地震局地球物理研究所提供的海南省文昌铺前大桥项目工程场地地震安全性评价报告之一（全线地震危险性分析及主桥塔设计地震动参数确定）提供的地震动参数（见表1-1），本桥设计地震动加速度峰值（50年超越10%）为0.35g，竖向设计地震动参数取与水平向相同的数值。表1-1工程场地地表水平向设计地震动峰值加速度及反应谱（5%阻尼比）参数值图1-7 50年超越10%地震波（E1）图1-7 50年超越2%地震波（E2）1.2 抗震设防水平与性能目标1.2.1主桥参考公路桥梁抗震设计细则，主桥E1和E2地震超越概率分别为50年超越概率10%（地震重

2、现期分别为475年）和50年超越概率2%（地震重现期分别为2450年）。根据铺前大桥主桥梁结构的重要性，以及震后对桥梁结构的性能要求、修复（抢修）的难易程度，相应于E1和E2地震作用，主桥的性能目标如表1所示：表1主桥不同构件抗震设防水准和性能目标抗震设防水准性能要求E1地震（50年超越概率10%）结构各构件保持弹性工作状态。E2地震（50年超越概率2%）1、上部结构和塔身、基础、斜拉索等关键构件只允许发生轻微损伤。2、过渡墩允许出现可修复性损伤，支座允许出现剪切失效和移位失效，但保证不落梁。3、允许发生不影响桥梁正常通行的残余位移，允许伸缩缝、挡块及其它保险丝式单元发生破坏，但伸缩缝的破坏可

3、以通过搭接钢板完成交通通行。1.2.2 混凝土箱梁引桥参考公路桥梁抗震设计细则，引桥（不含跨断层）E1地震是在超越概率50年超越概率10%地震动的基础上考虑0.5的调整系数得到的； E2地震超越概率为50年超越概率2%（地震重现期分别为2450年）。根据铺前大桥引桥的结构特点，相应于E1和E2地震作用，引桥的性能目标，参见表2表2引桥抗震设防水准和性能目标抗震设防水准性能要求E1地震（50年超越概率10%乘以0.5）结构各构件保持弹性工作状态。E2地震（50年超越概率2%）1、上部结构、基础等关键构件只允许发生轻微损伤；2、桥墩允许进入塑性，出现可修复性损伤，但不能倒塌；3、支座允许出现剪切失

4、效和移位失效，允许伸缩缝、挡块及其它保险丝式单元发生破坏，但要证不落梁；3、允许发生不影响桥梁正常通行的残余位移。1.2.3 跨断层桥梁推荐方案中引桥跨断层位置拟采用6孔简支钢箱梁，跨径布置为（50+60+50+50+50+50）m，其中60m跨跨越地震断层，其余50m跨均为缓冲跨。对于跨断层桥梁，设计目标是加强应用各种防落梁措施（如梁体位移约束装置、连梁装置等），最大限度减小落梁、桥梁倒塌的风险，在此基础上做好震后抢通和修复预案。根据这一目标，引桥E1和E2地震作用下性能要求见表3所示：表3跨断层引桥抗震设防水准和性能目标抗震设防水准性能要求E1地震（50年超越概率10%乘以0.5）支座、伸

5、缩缝和抗震措施等可以局部损伤；不需修复或经简单修复可继续使用。E2地震（50年超越概率2%）1、应用各种防落梁措施（如梁体位移约束装置、连梁装置等），最大限度减小落梁、桥梁倒塌的风险；2、做好震后抢通和修复预案；第2章 主桥抗震计算2 计算模型2.1主要建筑材料（1）主梁：Q345D。（2）主塔：C50海工混凝土。（3）斜拉索：斜拉索采用平行钢丝索，fpk = 1670 MPa，Ey = 2×105 MPa。（4）边墩墩身：C40海工混凝土；承台：C40海工混凝土；基础：C35混凝土。2.2 计算模型主桥计算分析采用空间杆系理论，采用Midas建模，计算模型见图1-1。主梁、主塔为平

6、面梁单元，斜拉索为桁架单元。图1-1 Midas计算模型（1）桩土作用模拟采用弹簧来模拟桩土效应，弹簧刚度取静力计算时的刚度3倍。因非线性边界条件较多，采用弹簧来模拟桩土效应模型较大，当时计算了两天都没算完，所以就没有采用弹簧来模拟桩土效应。本次计算为初步计算成果，所以本模型采用桩基等效刚度来算，按经验公式1.8/的桩长代入模型。如下步确定采用桩基础，再采用弹簧来模拟桩土效应。（2）边界条件图1-2 主桥支承体系布置图图1-3 主塔处纵向阻尼器参数图1-4 边墩处纵向阻尼器参数图1-5 主塔处横向E型钢支座参数（静风作用下最大横向力为4800KN）图1-6 边墩处横向E型钢支座参数（静风作用下

7、最大横向力为1900KN）（3）地震波按规范，应去3组或7组地震波进行计算（地震局提供了4组数据）。本次计算随机选取了一组进行计算。图1-7 50年超越10%地震波（E1）图1-7 50年超越2%地震波（E2）图1-8 特征值计算参数图1-9 地震作用工况参数（本次计算取了30秒）3 计算结果3.1主塔塔柱E1地震作用下（纵+竖）主塔塔柱内力E1地震作用下（横+竖）主塔塔柱内力E1地震作用下（纵+竖）主塔塔柱名义应力（MPa）E1地震作用下（横+竖）主塔塔柱名义应力（MPa）E2地震作用下（纵+竖）主塔塔柱内力E2地震作用下（横+竖）主塔塔柱内力E2地震作用下（纵+竖）主塔塔柱名义应力（MPa

8、）E2地震作用下（横+竖）主塔塔柱名义应力（MPa）E2作用对主塔塔柱三个控制截面进行强度验算。CC断面BB断面AA断面断面位置示意图中塔柱上（AA断面）钢筋：HRB400 双排46mm钢筋AA断面P-M曲线包络图（E2地震作用下（横+竖）中塔柱下（BB断面）钢筋：HRB400 双排46mm钢筋BB断面P-M曲线包络图（E2地震作用下（横+竖）下塔柱下（CC断面）钢筋：HRB400 双排46mm钢筋CC断面P-M曲线包络图（E2地震作用下（横+竖）3.2 主塔基础： 主塔墩基础主塔墩桩基布置图E1地震作用下（纵+竖）主塔墩桩基轴力（5101KN负反力）E1地震作用下（横+竖）主塔墩桩基轴力（1

9、5755KN负反力）E2地震作用下（纵+竖）主塔墩桩基轴力（25193KN负反力）E2地震作用下（横+竖）主塔墩桩基轴力（52983KN负反力）3.2.2边墩基础边墩桩基布置图E1地震作用下（纵+竖）边墩桩基轴力（11165KN负反力）E1地震作用下（横+竖）边墩桩基轴力（7074KN负反力）E2地震作用下（纵+竖）边墩桩基轴力（19727KN负反力）E2地震作用下（横+竖）边墩桩基轴力（21295KN负反力） 支座（阻尼器）（1）主塔墩E型钢支座E2地震作用下（横+竖）主塔墩E型钢支座回滞曲线（Fy-Dy）（2）边墩E型钢支座E2地震作用下（横+竖）边墩墩E型钢支座回滞曲线（Fy-Dy）（3

10、）主塔纵向阻尼器E2地震作用下（纵+竖）主塔墩纵向阻尼器回滞曲线（Fz-Dz）（4）边墩纵向阻尼器E2地震作用下（纵+竖）边墩纵向阻尼器回滞曲线（Fz-Dz）第3章 引桥抗震计算3.1引桥50m混凝土箱梁（墩高3225m）抗震计算3.1.1计算模型引桥50m混凝土箱梁段墩高在3425m，墩身采用箱型截面，桩基采用直径2.0m桩。桥型布置图桥墩及基础构造图墩身截面承台及桩基平面布置引桥动力计算模式采用Midas/civil建立空间有限元模型，主梁、桥墩、系梁、桩基础均采用空间梁单元模拟，桩土作用采用等效桩长法模拟，支座采用减隔震支座。4x50m引桥有限元图铅芯减隔震支座水平力与位移曲线模型3.1

11、.2支座滞回曲线（1）E1地震作用中支座 恒+E1地震（纵+竖）中支座 恒+E1地震（横+竖）边支座 恒+E1地震（纵+竖）边支座 恒+E1地震（横+竖）（2）E2地震作用中支座 恒+E2地震（纵+竖）中支座 恒+E2地震（横+竖）边支座 恒+E2地震（纵+竖）边支座 恒+E2地震（横+竖）3.1.3墩身计算（1）E1地震作用墩底截面内力墩底截面轴力 恒+E1地震（纵+竖）墩底截面弯矩 恒+E1地震（纵+竖）墩底截面轴力 恒+E1地震（横+竖）墩底截面弯矩 恒+E1地震（横+竖）（2）E2地震作用墩底截面内力墩底截面轴力 恒+E2地震（纵+竖）墩底截面弯矩 恒+E2地震（纵+竖）墩底截面轴力

12、恒+E2地震（横+竖）墩底截面弯矩 恒+E2地震（横+竖）（3）墩底截面承载能力评价墩底截面如下图所示，外缘竖向主筋钢筋均采用直径32mm的HRB40钢筋，钢筋间距为15cm，双根一束。墩底截面墩底截面承载能力包络图 恒+E2地震（纵+竖）墩底截面承载能力包络图 恒+E2地震（横+竖）3.1.4桩基计算（1）E1地震作用桩基截面内力桩基截面轴力 恒+E1地震（纵+竖）桩基截面弯矩 恒+E1地震（纵+竖）桩基截面轴力 恒+E1地震（横+竖）桩基截面弯矩 恒+E1地震（横+竖）（2）E2地震作用墩底截面内力桩基截面轴力 恒+E2地震（纵+竖）桩基截面弯矩 恒+E2地震（纵+竖）桩基截面轴力 恒+E

13、2地震（横+竖）桩基截面弯矩 恒+E2地震（横+竖）（3）桩基截面承载能力评价桩基采用2.0m直径的桩，竖向主筋钢筋均采用直径32mm的HRB40钢筋，钢筋间距为15cm，如下图所示。墩底截面桩基截面承载能力包络图 恒+E2地震（纵+竖）桩基截面承载能力包络图 恒+E2地震（横+竖）4.2 引桥50m混凝土箱梁（墩高25m）抗震计算4.2.1计算模型引桥50m混凝土箱梁段墩高25m，墩身采用箱型截面，桩基采用直径1.8m桩。桥型布置图桥墩及基础构造图墩身截面承台及桩基平面布置引桥动力计算模式采用Midas/civil建立空间有限元模型，主梁、桥墩、系梁、桩基础均采用空间梁单元模拟，桩土作用采用

14、等效桩长法模拟，支座采用减隔震支座。4x50m引桥有限元图铅芯减隔震支座水平力与位移曲线模型4.2.2支座滞回曲线（1）E1地震作用中支座 恒+E1地震（纵+竖）中支座 恒+E1地震（横+竖）边支座 恒+E1地震（纵+竖）边支座 恒+E1地震（横+竖）（2）E2地震作用中支座 恒+E2地震（纵+竖）中支座 恒+E2地震（横+竖）边支座 恒+E2地震（纵+竖）边支座 恒+E2地震（横+竖）4.2.3墩身计算（1）E1地震作用墩底截面内力墩底截面轴力 恒+E1地震（纵+竖）墩底截面弯矩 恒+E1地震（纵+竖）墩底截面轴力 恒+E1地震（横+竖）墩底截面弯矩 恒+E1地震（横+竖）（2）E2地震作用

15、墩底截面内力墩底截面轴力 恒+E2地震（纵+竖）墩底截面弯矩 恒+E2地震（纵+竖）墩底截面轴力 恒+E2地震（横+竖）墩底截面弯矩 恒+E2地震（横+竖）（3）墩底截面承载能力评价墩底截面如下图所示，外缘竖向主筋钢筋均采用直径32mm的HRB40钢筋，钢筋间距为15cm，双根一束。墩底截面墩底截面承载能力包络图 恒+E2地震（纵+竖）墩底截面承载能力包络图 恒+E2地震（横+竖）4.2.4桩基计算（1）E1地震作用桩基截面内力桩基截面轴力 恒+E1地震（纵+竖）桩基截面弯矩 恒+E1地震（纵+竖）桩基截面轴力 恒+E1地震（横+竖）桩基截面弯矩 恒+E1地震（横+竖）（2）E2地震作用墩底截

16、面内力桩基截面轴力 恒+E2地震（纵+竖）桩基截面弯矩 恒+E2地震（纵+竖）桩基截面轴力 恒+E2地震（横+竖）桩基截面弯矩 恒+E2地震（横+竖）（3）桩基截面承载能力评价桩基采用1.8m直径的桩，竖向主筋钢筋均采用直径32mm的HRB40钢筋，钢筋间距为14cm，保护层厚度10cm，如下图所示，共36束钢筋，2根一束，共72根。墩底截面桩基截面承载能力包络图 恒+E2地震（纵+竖）桩基截面承载能力包络图 恒+E2地震（横+竖）4.3 引桥50m混凝土箱梁（墩高20m）抗震计算4.3.1计算模型引桥50m混凝土箱梁段墩高20m，墩身采用箱型截面，桩基采用直径1.8m桩。桥型布置图桥墩及基础

17、构造图墩身截面承台及桩基平面布置引桥动力计算模式采用Midas/civil建立空间有限元模型，主梁、桥墩、系梁、桩基础均采用空间梁单元模拟，桩土作用采用等效桩长法模拟，支座采用减隔震支座。4x50m引桥有限元图铅芯减隔震支座水平力与位移曲线模型4.3.2支座滞回曲线（1）E1地震作用中支座 恒+E1地震（纵+竖）中支座 恒+E1地震（横+竖）边支座 恒+E1地震（纵+竖）边支座 恒+E1地震（横+竖）（2）E2地震作用中支座 恒+E2地震（纵+竖）中支座 恒+E2地震（横+竖）边支座 恒+E2地震（纵+竖）边支座 恒+E2地震（横+竖）4.3.3墩身计算（1）E1地震作用墩底截面内力墩底截面轴

18、力 恒+E1地震（纵+竖）墩底截面弯矩 恒+E1地震（纵+竖）墩底截面轴力 恒+E1地震（横+竖）墩底截面弯矩 恒+E1地震（横+竖）（2）E2地震作用墩底截面内力墩底截面轴力 恒+E2地震（纵+竖）墩底截面弯矩 恒+E2地震（纵+竖）墩底截面轴力 恒+E2地震（横+竖）墩底截面弯矩 恒+E2地震（横+竖）（3）墩底截面承载能力评价墩底截面如下图所示，外缘竖向主筋钢筋均采用直径32mm的HRB40钢筋，钢筋间距为15cm，双根一束。墩底截面墩底截面承载能力包络图 恒+E2地震（纵+竖）墩底截面承载能力包络图 恒+E2地震（横+竖）4.3.4桩基计算（1）E1地震作用桩基截面内力桩基截面轴力 恒

19、+E1地震（纵+竖）桩基截面弯矩 恒+E1地震（纵+竖）桩基截面轴力 恒+E1地震（横+竖）桩基截面弯矩 恒+E1地震（横+竖）（2）E2地震作用桩基截面内力桩基截面轴力 恒+E2地震（纵+竖）桩基截面弯矩 恒+E2地震（纵+竖）桩基截面轴力 恒+E2地震（横+竖）桩基截面弯矩 恒+E2地震（横+竖）（3）桩基截面承载能力评价桩基采用1.8m直径的桩，竖向主筋钢筋均采用直径32mm的HRB40钢筋，钢筋间距为14cm，保护层厚度10cm，如下图所示，共36束钢筋，2根一束，共72根。墩底截面桩基截面承载能力包络图 恒+E2地震（纵+竖）桩基截面承载能力包络图 恒+E2地震（横+竖）4.4 引桥

20、50m混凝土箱梁（墩高15m）抗震计算4.4.1计算模型引桥50m混凝土箱梁段墩高20m，墩身采用箱型截面，桩基采用直径1.5m桩。桥型布置图桥墩及基础构造图墩身截面承台及桩基平面布置引桥动力计算模式采用Midas/civil建立空间有限元模型，主梁、桥墩、系梁、桩基础均采用空间梁单元模拟，桩土作用采用等效桩长法模拟，支座采用减隔震支座。4x50m引桥有限元图铅芯减隔震支座水平力与位移曲线模型4.4.2支座滞回曲线（1）E1地震作用中支座 恒+E1地震（纵+竖）中支座 恒+E1地震（横+竖）边支座 恒+E1地震（纵+竖）边支座 恒+E1地震（横+竖）（2）E2地震作用中支座 恒+E2地震（纵+竖）中