4×29.9 m预应力混凝土连续梁抗震设防论证分析

黄展佳

(广西柳州市东城投资开发集团有限公司，广西柳州 545616)

1 工程概况

曙光大道立交位于柳州市柳东新区东外环柳东段与曙光大道交叉节点，立交形式为蝶形组合式互通立交，设有10条转向匝道实现各方向的全互通交通转换。

本文以曙光大道立交主线左幅第三联为例，运用有限元软件进行抗震设防分析论证，主线左幅第三联采用等截面预应力混凝土连续箱梁,跨径组合为4×29.9 m，桥面宽13.25 m，梁高1.8 m，桥墩为花瓶墩，桩基础，支座为盆式橡胶支座。

2 抗震设防标准的确定

根据地勘报告，桥位处场地类别为Ⅱ类，地震动反应谱特征周期为0.35 s，地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为6度。根据道路等级、桥梁类型确定抗震设防分类为乙类，抗震设计方法为B类，仅需进行E1地震作用下的抗震分析和抗震验算(表1)。

表1 桥梁结构抗震设防标准及性能目标

3 结构动力特性分析

3.1 计算图式

运用Midas Civil 2019软件建立空间有限元模型，对桥梁结构进行计算分析(图1)。主梁、桥墩及承台采用空间梁单元模拟，承台底采用六自由度弹性约束模拟桩土作用。

图1 主线左幅桥第三联计算图式

3.2 结构动力特性分析

分析和认识桥梁的动力特性是进行抗震性能分析的基础，采用Midas civil有限元软件建立动力计算模型，研究桥梁结构动力特性。桥梁联内的刚度、质量分布均衡，桥墩(台)分担的地震作用合理，相邻联桥梁的基本周期相差不宜过大。经计算分析，结构动力特性的计算结果如表2所示。

表2 成桥状态结构动力特性

4 地震响应计算

4.1 弹性反应谱分析

地震动输入参数作为抗震分析的激励源，是影响结构地震响应程度最重要的因素。根据CJJ 166-2011《城市桥梁抗震设计规范》第5.1.1条规定，本工程不考虑竖向地震作用，水平向地震动输入参数按照《城市桥梁抗震设计规范》第5.2.1条规定取值，桥址处反应谱拟合的相关参数见表3。

表3 反应谱拟合相关参数(阻尼比5%)

E1地震作用的水平向地表加速度反应谱曲线如图2。

图2 E1地震作用加速度反应谱曲线(水平向)

在地震响应分析中，取前300阶振型进行计算，振型的参与质量均达到95 %以上，振型组合方法采用CQC法。地震输入分别考虑顺桥向、横桥向，方向组合采用SRSS法。

4.2 弹性反应谱计算

在E1地震作用下结构各主要部位的弹性地震响应结果见表4。

表4 结构各主要部位地震响应

5 结构抗震验算

分析内容和方法。采用弹性反应谱计算方法对桥梁进行抗震验算，判断在地震作用下各控制截面是否进入弹塑性状态。

5.1 验算截面

根据桥墩及桩基截面尺寸、钢筋图，建立相应的纤维模型，利用Ucfyber软件计算初始屈服弯矩。见图3～图4。

图3 3.0 m×1.6 m墩截面

图4 D=1.5m桩基截面

5.2 下部结构关键截面验算

最不利轴力组合下，下部结构各截面的验算结果见表5～表6。

表5 下部结构关键截面纵桥向抗弯强度验算

表6 下部结构关键截面横桥向抗弯强度验算

经验算，最不利轴力作用下各桥墩、桩基础控制截面在纵、横桥向的弯矩均小于结构的初始屈服弯矩，结构的抗震性能满足规范要求。

5.3 支座抗剪及位移验算

顺桥向固定支座的顺桥向水平组合地震力Ehzh须小于顺桥向水平承载力Emax，固定支座抗剪验算见表7。

表7 地震作用下支座强度验算(固定支座，纵桥向)

顺桥向活动支座的顺桥向支座位移XE须小于顺桥向容许滑动的水平位移Xmax，各顺桥向活动支座位移验算见表8。

表8 地震作用下支座位移验算(活动支座，纵桥向)

经验算，支座抗剪及移验算满足规范要求。

6 结论

本文通过选取曙光大道立交主线左幅第三联建立空间动力计算模型，采用反应谱法进行地震反应分析，根据墩身及桩基础截面配筋、地震响应分析结果对结构的抗震性能进行验算，桥梁结构的各项指标满足桥梁结构抗震设防的要求。