連續(xù)箱梁橋墩柱抗震分析

勵(lì)東東

（中國(guó)公路工程咨詢集團(tuán)有限公司　北京中咨正達(dá)交通工程科技有限公司，北京　100029）

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連續(xù)箱梁橋墩柱抗震分析

勵(lì)東東

（中國(guó)公路工程咨詢集團(tuán)有限公司北京中咨正達(dá)交通工程科技有限公司，北京100029）

摘要：依托某42.5+65+42.5m三孔一聯(lián)變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，用midas civil建立有限元模型，在E1、E2地震作用下對(duì)該橋的墩柱進(jìn)行了抗震分析。分析結(jié)果表明，該墩柱達(dá)到了抗震設(shè)防目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：連續(xù)箱梁橋；墩柱；抗震分析

1　工程概況

某42.5+65+42.5m三孔一聯(lián)變高度單箱雙室預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁橋，中支點(diǎn)梁高4m，跨中梁高2m，并以1.8次方拋物線進(jìn)行箱底變高。墩柱為雙柱式實(shí)體矩形，并在上部以1.8次拋物線外擴(kuò)成花瓶形，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。

橋面寬度：0.5m（防護(hù)欄）+11m（行車道）+0.5m（防護(hù)欄）；設(shè)計(jì)荷載：公路-I級(jí)；設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)值：地震動(dòng)峰值加速度為0.15g，反應(yīng)譜特征周期為0.4s。

按《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2015）》，根據(jù)規(guī)范表3.1.2判定本橋梁抗震設(shè)防類別為B類。橋址所在地抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，場(chǎng)地類型為Ⅱ類，根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，混凝土梁橋、拱橋的阻尼比不宜大于0.05，取阻尼比為0.05［1］。

2　計(jì)算模型

42.5+65+42.5m箱梁，單箱雙室，梁高2～4m，抗震計(jì)算采用空間模型，模型依據(jù)相關(guān)規(guī)范建模原則考慮上下部的共同剛度［2］。

采用盆式支座，初始剪切剛性k=F/x。其中，F(xiàn)為摩阻力，F(xiàn)=uR；u為滑動(dòng)摩擦系數(shù)，一般取值0.02；R為支座反力；x一般取0.002～0.005，本計(jì)算取值0.002。縱橋及橫橋向剪切剛度計(jì)算值為K=9 433.5×0.02/ 0.002=943 345kN/m，豎向剛度視為無(wú)限大［3］。具體模型見圖1。

圖1 實(shí)體模型

E2地震作用建立整體分析模型及局部（墩柱）彈塑性模型，進(jìn)行靜力彈塑性（PUSHOVER）分析。

表1 橋墩順橋向強(qiáng)度表

表2 橋墩橫橋向強(qiáng)度表

3　計(jì)算結(jié)果與分析

3.1E1地震作用縱、橫橋向橋墩強(qiáng)度計(jì)算

從橋墩順橋向驗(yàn)算結(jié)果表（見表1）中可以看出，在E1地震作用下，橋墩強(qiáng)度滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

從橋墩驗(yàn)算結(jié)果表（見表2）中可以看出，在E1地震作用下，橋墩強(qiáng)度滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

3.2E2地震作用橋墩樁、柱抗震強(qiáng)度驗(yàn)算

3.2.1墩柱有效抗彎剛度計(jì)算。φy=1.957εy/H= 0.002 446。通過midas彎矩-曲率曲線計(jì)算得到截面屈服彎矩My。屈服彎矩My=10 558kN·m，橋墩有效剛度為0.143 9m4。

3.2.2E2地震作用下能力保護(hù)構(gòu)件計(jì)算

①墩柱橫橋向計(jì)算。柱頂、底為塑性鉸區(qū)域；利用midas進(jìn)行局部模型的靜力彈塑性分析。

墩頂極限彎矩：Mshc=15 374.49kN

墩底極限彎矩：Mxhc=10 745.56kN

②柱的順橋向計(jì)算。塑性鉸極限彎矩：

3.2.3E2地震作用下墩柱抗震強(qiáng)度驗(yàn)算。進(jìn)行墩柱順橋向、橫橋向斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算：柱頂、底塑性加密區(qū)箍筋采用直徑12mm HRB335鋼筋，間距10cm；其他截面箍筋間距15cm，滿足規(guī)范8.1墩柱結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施的要求。

墩柱塑性鉸區(qū)域斜截面抗剪強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。

3.3延性構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

通過計(jì)算得到箍筋最大間距12.1cm，實(shí)際取用箍筋間距10cm，橋墩箍筋構(gòu)造、橋墩縱筋構(gòu)造均滿足規(guī)范要求。

4　抗震計(jì)算結(jié)論

地震荷載作用下，結(jié)構(gòu)彈、塑性分析表明，現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙下部墩柱的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及配筋滿足規(guī)范要求，達(dá)到設(shè)防目標(biāo)：E1地震作用下，一般不受損壞或不需修復(fù)可繼續(xù)使用；E2地震作用下，應(yīng)保證不致倒塌或產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)構(gòu)損傷，經(jīng)臨時(shí)加固后可維持應(yīng)急交通使用。

參考文獻(xiàn)：

［1］王國(guó)俊.20m連續(xù)空心板橋梁墩柱抗震計(jì)算分析［J］.北方交通，2013（2）：49-52.

［2］樊秋.雙柱式橋墩抗震分析與研究［D］.西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2013.

［3］周祥樹，吳建東.基于pushover橋墩橫橋向抗震分析［J］.公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2012（8）：315-317.

中圖分類號(hào)：U442.55

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-5168（2016）02-0117-02

收稿日期：2016-02-01

作者簡(jiǎn)介：勵(lì)東東（1983-），男，碩士，工程師，研究方向：公路工程勘察設(shè)計(jì)。

Seismic Analysis on Pier Columns of Continuous Box-girder Bridge

Li Dongdong
（China Highway Engineering Consulting CorporationBeijing ZZZD Traffic Engineering Science and Technology Co. Ltd.，Beijing 100029）

Abstract:A finite element model was built by midas civil based on a continuous prestressed concrete boxgirder three holes bridge,the span of which is 42.5m+65m+42.5m.We carried out seismic analysis of pier column of the above bridge under E1 and E2 earthquake actions using the built model.The results showed that the pier reached the goal of seismic fortification.

Keywords:continuous box-girder bridge；pier columns；seismic analysis