連續箱梁橋墩柱抗震分析

勵東東

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

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連續箱梁橋墩柱抗震分析

勵東東

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

摘要：依托某42.5+65+42.5m三孔一聯變高度預應力混凝土連續箱梁橋，用midas civil建立有限元模型，在E1、E2地震作用下對該橋的墩柱進行了抗震分析。分析結果表明，該墩柱達到了抗震設防目標。

關鍵詞：連續箱梁橋；墩柱；抗震分析

1　工程概況

某42.5+65+42.5m三孔一聯變高度單箱雙室預應力砼連續箱梁橋，中支點梁高4m，跨中梁高2m，并以1.8次方拋物線進行箱底變高。墩柱為雙柱式實體矩形，并在上部以1.8次拋物線外擴成花瓶形，基礎采用鉆孔灌注樁。

橋面寬度：0.5m（防護欄）+11m（行車道）+0.5m（防護欄）；設計荷載：公路-I級；設計地震動參數值：地震動峰值加速度為0.15g，反應譜特征周期為0.4s。

按《中國地震動參數區劃圖（GB18306-2015）》，根據規范表3.1.2判定本橋梁抗震設防類別為B類。橋址所在地抗震設防烈度為Ⅶ度，場地類型為Ⅱ類，根據相關規范規定，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　計算模型

42.5+65+42.5m箱梁，單箱雙室，梁高2～4m，抗震計算采用空間模型，模型依據相關規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為摩阻力，F=uR；u為滑動摩擦系數，一般取值0.02；R為支座反力；x一般取0.002～0.005，本計算取值0.002。縱橋及橫橋向剪切剛度計算值為K=9 433.5×0.02/ 0.002=943 345kN/m，豎向剛度視為無限大［3］。具體模型見圖1。

圖1 實體模型

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

表1 橋墩順橋向強度表

表2 橋墩橫橋向強度表

3　計算結果與分析

3.1E1地震作用縱、橫橋向橋墩強度計算

從橋墩順橋向驗算結果表（見表1）中可以看出，在E1地震作用下，橋墩強度滿足現行規范要求。

從橋墩驗算結果表（見表2）中可以看出，在E1地震作用下，橋墩強度滿足現行規范要求。

3.2E2地震作用橋墩樁、柱抗震強度驗算

3.2.1墩柱有效抗彎剛度計算。φy=1.957εy/H= 0.002 446。通過midas彎矩-曲率曲線計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構件計算

①墩柱橫橋向計算。柱頂、底為塑性鉸區域；利用midas進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柱的順橋向計算。塑性鉸極限彎矩：

3.2.3E2地震作用下墩柱抗震強度驗算。進行墩柱順橋向、橫橋向斜截面抗剪強度驗算：柱頂、底塑性加密區箍筋采用直徑12mm HRB335鋼筋，間距10cm；其他截面箍筋間距15cm，滿足規范8.1墩柱結構構造措施的要求。

墩柱塑性鉸區域斜截面抗剪強度滿足規范要求。

3.3延性構造細節設計

通過計算得到箍筋最大間距12.1cm，實際取用箍筋間距10cm，橋墩箍筋構造、橋墩縱筋構造均滿足規范要求。

4　抗震計算結論

地震荷載作用下，結構彈、塑性分析表明，現設計圖紙下部墩柱的結構構造及配筋滿足規范要求，達到設防目標：E1地震作用下，一般不受損壞或不需修復可繼續使用；E2地震作用下，應保證不致倒塌或產生嚴重結構損傷，經臨時加固后可維持應急交通使用。

參考文獻：

［1］王國俊.20m連續空心板橋梁墩柱抗震計算分析［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：長安大學，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（應用技術版），2012（8）：315-317.

中圖分類號：U442.55

文獻標識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）02-0117-02

收稿日期：2016-02-01

作者簡介：勵東東（1983-），男，碩士，工程師，研究方向：公路工程勘察設計。

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