连续箱梁桥墩柱抗震分析

励东东

（中国公路工程咨询集团有限公司　北京中咨正达交通工程科技有限公司，北京　100029）



连续箱梁桥墩柱抗震分析

励东东

（中国公路工程咨询集团有限公司北京中咨正达交通工程科技有限公司，北京100029）

摘要：依托某42.5+65+42.5m三孔一联变高度预应力混凝土连续箱梁桥，用midas civil建立有限元模型，在E1、E2地震作用下对该桥的墩柱进行了抗震分析。分析结果表明，该墩柱达到了抗震设防目标。

关键词：连续箱梁桥；墩柱；抗震分析

1　工程概况

某42.5+65+42.5m三孔一联变高度单箱双室预应力砼连续箱梁桥，中支点梁高4m，跨中梁高2m，并以1.8次方抛物线进行箱底变高。墩柱为双柱式实体矩形，并在上部以1.8次抛物线外扩成花瓶形，基础采用钻孔灌注桩。

桥面宽度：0.5m（防护栏）+11m（行车道）+0.5m（防护栏）；设计荷载：公路-I级；设计地震动参数值：地震动峰值加速度为0.15g，反应谱特征周期为0.4s。

按《中国地震动参数区划图（GB18306-2015）》，根据规范表3.1.2判定本桥梁抗震设防类别为B类。桥址所在地抗震设防烈度为Ⅶ度，场地类型为Ⅱ类，根据相关规范规定，混凝土梁桥、拱桥的阻尼比不宜大于0.05，取阻尼比为0.05［1］。

2　计算模型

42.5+65+42.5m箱梁，单箱双室，梁高2～4m，抗震计算采用空间模型，模型依据相关规范建模原则考虑上下部的共同刚度［2］。

采用盆式支座，初始剪切刚性k=F/x。其中，F为摩阻力，F=uR；u为滑动摩擦系数，一般取值0.02；R为支座反力；x一般取0.002～0.005，本计算取值0.002。纵桥及横桥向剪切刚度计算值为K=9 433.5×0.02/ 0.002=943 345kN/m，竖向刚度视为无限大［3］。具体模型见图1。

图1 实体模型

E2地震作用建立整体分析模型及局部（墩柱）弹塑性模型，进行静力弹塑性（PUSHOVER）分析。

表1 桥墩顺桥向强度表

表2 桥墩横桥向强度表

3　计算结果与分析

3.1E1地震作用纵、横桥向桥墩强度计算

从桥墩顺桥向验算结果表（见表1）中可以看出，在E1地震作用下，桥墩强度满足现行规范要求。

从桥墩验算结果表（见表2）中可以看出，在E1地震作用下，桥墩强度满足现行规范要求。

3.2E2地震作用桥墩桩、柱抗震强度验算

3.2.1墩柱有效抗弯刚度计算。φy=1.957εy/H= 0.002 446。通过midas弯矩-曲率曲线计算得到截面屈服弯矩My。屈服弯矩My=10 558kN·m，桥墩有效刚度为0.143 9m4。

3.2.2E2地震作用下能力保护构件计算

①墩柱横桥向计算。柱顶、底为塑性铰区域；利用midas进行局部模型的静力弹塑性分析。

墩顶极限弯矩：Mshc=15 374.49kN

墩底极限弯矩：Mxhc=10 745.56kN

②柱的顺桥向计算。塑性铰极限弯矩：

3.2.3E2地震作用下墩柱抗震强度验算。进行墩柱顺桥向、横桥向斜截面抗剪强度验算：柱顶、底塑性加密区箍筋采用直径12mm HRB335钢筋，间距10cm；其他截面箍筋间距15cm，满足规范8.1墩柱结构构造措施的要求。

墩柱塑性铰区域斜截面抗剪强度满足规范要求。

3.3延性构造细节设计

通过计算得到箍筋最大间距12.1cm，实际取用箍筋间距10cm，桥墩箍筋构造、桥墩纵筋构造均满足规范要求。

4　抗震计算结论

地震荷载作用下，结构弹、塑性分析表明，现设计图纸下部墩柱的结构构造及配筋满足规范要求，达到设防目标：E1地震作用下，一般不受损坏或不需修复可继续使用；E2地震作用下，应保证不致倒塌或产生严重结构损伤，经临时加固后可维持应急交通使用。

参考文献：

［1］王国俊.20m连续空心板桥梁墩柱抗震计算分析［J］.北方交通，2013（2）：49-52.

［2］樊秋.双柱式桥墩抗震分析与研究［D］.西安：长安大学，2013.

［3］周祥树，吴建东.基于pushover桥墩横桥向抗震分析［J］.公路交通科技（应用技术版），2012（8）：315-317.

中图分类号：U442.55

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2016）02-0117-02

收稿日期：2016-02-01

作者简介：励东东（1983-），男，硕士，工程师，研究方向：公路工程勘察设计。

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