4×29.9 m預應力混凝土連續梁抗震設防論證分析

黃展佳

(廣西柳州市東城投資開發集團有限公司，廣西柳州 545616)

1 工程概況

曙光大道立交位于柳州市柳東新區東外環柳東段與曙光大道交叉節點，立交形式為蝶形組合式互通立交，設有10條轉向匝道實現各方向的全互通交通轉換。

本文以曙光大道立交主線左幅第三聯為例，運用有限元軟件進行抗震設防分析論證，主線左幅第三聯采用等截面預應力混凝土連續箱梁,跨徑組合為4×29.9 m，橋面寬13.25 m，梁高1.8 m，橋墩為花瓶墩，樁基礎，支座為盆式橡膠支座。

2 抗震設防標準的確定

根據地勘報告，橋位處場地類別為Ⅱ類，地震動反應譜特征周期為0.35 s，地震動峰值加速度為0.05g，地震基本烈度為6度。根據道路等級、橋梁類型確定抗震設防分類為乙類，抗震設計方法為B類，僅需進行E1地震作用下的抗震分析和抗震驗算(表1)。

表1 橋梁結構抗震設防標準及性能目標

3 結構動力特性分析

3.1 計算圖式

運用Midas Civil 2019軟件建立空間有限元模型，對橋梁結構進行計算分析(圖1)。主梁、橋墩及承臺采用空間梁單元模擬，承臺底采用六自由度彈性約束模擬樁土作用。

圖1 主線左幅橋第三聯計算圖式

3.2 結構動力特性分析

分析和認識橋梁的動力特性是進行抗震性能分析的基礎，采用Midas civil有限元軟件建立動力計算模型，研究橋梁結構動力特性。橋梁聯內的剛度、質量分布均衡，橋墩(臺)分擔的地震作用合理，相鄰聯橋梁的基本周期相差不宜過大。經計算分析，結構動力特性的計算結果如表2所示。

表2 成橋狀態結構動力特性

4 地震響應計算

4.1 彈性反應譜分析

地震動輸入參數作為抗震分析的激勵源，是影響結構地震響應程度最重要的因素。根據CJJ 166-2011《城市橋梁抗震設計規范》第5.1.1條規定，本工程不考慮豎向地震作用，水平向地震動輸入參數按照《城市橋梁抗震設計規范》第5.2.1條規定取值，橋址處反應譜擬合的相關參數見表3。

表3 反應譜擬合相關參數(阻尼比5%)

E1地震作用的水平向地表加速度反應譜曲線如圖2。

圖2 E1地震作用加速度反應譜曲線(水平向)

在地震響應分析中，取前300階振型進行計算，振型的參與質量均達到95 %以上，振型組合方法采用CQC法。地震輸入分別考慮順橋向、橫橋向，方向組合采用SRSS法。

4.2 彈性反應譜計算

在E1地震作用下結構各主要部位的彈性地震響應結果見表4。

表4 結構各主要部位地震響應

5 結構抗震驗算

分析內容和方法。采用彈性反應譜計算方法對橋梁進行抗震驗算，判斷在地震作用下各控制截面是否進入彈塑性狀態。

5.1 驗算截面

根據橋墩及樁基截面尺寸、鋼筋圖，建立相應的纖維模型，利用Ucfyber軟件計算初始屈服彎矩。見圖3～圖4。

圖3 3.0 m×1.6 m墩截面

圖4 D=1.5m樁基截面

5.2 下部結構關鍵截面驗算

最不利軸力組合下，下部結構各截面的驗算結果見表5～表6。

表5 下部結構關鍵截面縱橋向抗彎強度驗算

表6 下部結構關鍵截面橫橋向抗彎強度驗算

經驗算，最不利軸力作用下各橋墩、樁基礎控制截面在縱、橫橋向的彎矩均小于結構的初始屈服彎矩，結構的抗震性能滿足規范要求。

5.3 支座抗剪及位移驗算

順橋向固定支座的順橋向水平組合地震力Ehzh須小于順橋向水平承載力Emax，固定支座抗剪驗算見表7。

表7 地震作用下支座強度驗算(固定支座，縱橋向)

順橋向活動支座的順橋向支座位移XE須小于順橋向容許滑動的水平位移Xmax，各順橋向活動支座位移驗算見表8。

表8 地震作用下支座位移驗算(活動支座，縱橋向)

經驗算，支座抗剪及移驗算滿足規范要求。

6 結論

本文通過選取曙光大道立交主線左幅第三聯建立空間動力計算模型，采用反應譜法進行地震反應分析，根據墩身及樁基礎截面配筋、地震響應分析結果對結構的抗震性能進行驗算，橋梁結構的各項指標滿足橋梁結構抗震設防的要求。