中矮墩連續剛構主墩抗震分析

摘 要：本文從實際應用出發，結合公路橋梁抗震設計規范，對汕頭高烈度地區中矮墩連續剛構主墩進行抗震計算分分析，發現可以通過選擇較小主墩斷面尺寸，同時結合提高橋墩混凝土標高及增加配筋率來使橋墩具有合適抗推剛度，來滿足高烈度地區抗震延性化的設計要求。

關鍵詞：中矮墩連續剛構；板墩；抗震分析

中圖分類號：文獻標志碼：文章編號：

Aseismic analysis of continuous rigid frame of middle and low piers

Moujianchao

Guangdongs Province Communications Planning & Design Institute co.，Ltd.，Guangzhou 510507，China

Aseismic analysis of continuous rigid frame of middle and low piers

Mou Jianchao

（Guangdongs Province Communications Planning & Design Institute co.，Ltd.，Guangzhou 510507，China）

Abstract：In this paper，based on the practical application and the seismic design criterion of highway bridges，the seismic calculation analysis of the main piers of low piers in high intensity areas in Shantou is analyzed.It is found that the pier can have appropriate anti thrust stiffness by selecting the size of the small main pier section，improving the concrete elevation of the pier and increasing the reinforcement ratio.To meet the design requirements of seismic ductility in high intensity areas.

Key words：Continuous rigid frame of middle and low piers；Piers ；Aseismatic analysis

0 引言

一般大跨徑連續剛構均采用柔性高墩來減少抗推剛度，從而保證結構在地震作用下保持穩定。當橋址受地理環境限制時，墩高不能做的很高，橋墩跨徑比小于1/10時，常規做法采用雙曲薄壁墩來減少抗推剛度，減少橋墩和樁基的彎矩；但當墩高跨徑比在1/10左右時，采用雙曲薄壁墩施工難度較大、經濟性較低；最為經濟做法是通過計算分析，采用較小尺寸板墩，使墩柱具有合適的抗推剛度，同時加強配筋提高混凝土標高來提高塑性鉸區的延性。本文以高烈度區汕頭市韓江東特大橋為例，對中矮墩連續剛構板墩進行抗震分析。

1 工程概況

韓江東特大橋設計基本地震動加速度峰值 0.2g，地震基本烈度為Ⅷ度，場地類別Ⅲ類；主橋采用主跨148m三跨連續預應力混凝土剛構橋，跨徑采用（90+148+80）m。上部箱梁斷面采用單箱單室斷面，橋面寬度12.50m、箱梁底寬6.2m、懸臂長3.15m。主墩采用板墩尺寸為5m×2m，墩高12.5m～16.5m之間，墩高跨徑比在0.084～0.111之間，屬于中矮墩連續剛構，橋墩混凝土標高為C50，橋墩主筋較常規高墩配筋率提高約20%。

2 計算分析

2.1計算思路

本次結構抗震設計都是采用兩水準設防兩階段設計的抗震設計方法進行的，計算結構是否滿足強度和延性要求，從而判斷結構的抗震安全性。

2.2地震動參數

根據地震評價報告給出的工程場地設計地震動參數。考慮到工程設計使用的安全性和合理性以及與相應規范的銜接，得到水平設計加速度反應譜S。

2.3 結構動力特性

利用Midas對韓江東特大橋進行三維有限元模擬，圖2.1為主橋整體模型，進行動力特性分析。采用多重Ritz向量法進行特征值分析，三個平動計算方向的振型參與質量系數均達到了90%以上。下表分別列舉主橋前10階部分的動力特性計算結果。

2.4 結構抗震驗算結果

2.4.1 E1作用下抗震驗算

在E1地震作用下，對于主橋部分‘進行縱向+豎向、橫向+豎向地震輸入，通過非線性時程分析，對主墩關鍵截面進行抗震驗算，驗算結果見表3.3所示，表中軸力表示恒載軸力與動軸力的最不利組合值。

由上述表格可知，在E1地震作用下通過能力和需求的比較可知，各關鍵截面均能滿足抗震性能目標。

2.4.2 E2作用下抗震驗算

在E2地震作用下，對于主橋部分分別進行縱向+豎向、橫向+豎向地震輸入，通過非線性時程分析，對主墩關鍵截面進行抗震驗算，驗算結果見表2.4～2.6所示，表2.6為在E2地震作用下邊墩支座位移，表中軸力表示恒載軸力與動軸力的最不利組合值。

從上表可以看出，在地震作用下，能需比小于1，主墩均進入塑性工作狀態。因而，需對主橋進一步進行延性設計。

（1）延性構件驗算

對于在縱橋向+豎向地震作用下，橋墩與主梁形成框架結構，墩頂和墩底都是潛在塑性鉸區域；在橫橋向+豎向地震作用下，橋墩可看做獨柱墩，墩底為潛在塑性鉸區域。對全橋進行三維彈塑性非線性時程分析計算其地震需求，結果如下。

從上表可以看出，延性構件的位移能力均能滿足位移需求。

（2）橋墩抗剪驗算

根據《公路橋梁抗震細則》（JTG/T B02-01-2008）7.3.4相關條文規定，驗算結果如下表所示。

從上表可以看出，各延性構件的抗剪能力均能滿足規范抗剪需求。

3 結論

韓江東特大橋采用非線性時程法進行了抗震計算，得到了相應的地震響應，同時根據最不利截面配筋對相應計算結果進行了抗震性能驗算。通過計算可見中矮墩連續剛構在抗震設計中可以采用經濟性較好施工較為簡單的板墩，通過加強墩身受力主筋根數、提高混凝土標高來滿足高烈度地區抗震延性化的設計要求。

參考文獻

[1] 駱春雨、薛新峰、李雪蓮、劉聰.鋼混組合結構斜拉橋抗震性能分析[J].城市道橋與防洪，2014（06）：67-96

[2] 汪小朋.大跨公鐵兩用斜拉橋減震裝置參數優化研究及抗震性能評估[D].西南交通大學，2017

[3] 沈菲君、徐振華.與軌道交通共建的雙層高架橋梁抗震性能研究[J].城市道橋與防洪，2014（10）：64-68

[4] 葉愛君、范立礎.大型橋梁工程的抗震設防標準探討[J].地震工程與工程振動，2006，26（2）：8-12

作者簡介

牟鍵超（1988.2-），男，本科學士，工程師，主要從事橋梁設計工作，電話15013203338，地址：廣東省廣州市天河區五山瀚景路金星大廈9樓，E-mail：531991215@qq.com

（作者單位：廣東省交通規劃設計研究院股份有限公司）