1、 . . . I / 42大橋抗震分析報告大橋抗震分析報告 . . . II / 42目目 錄錄一、工程概況一、工程概況 .1 1二、設計規和標準二、設計規和標準 .3 3三、設防標準、性能目標與計算方法三、設防標準、性能目標與計算方法 .3 3六、地震作用參數六、地震作用參數 .4 4七、橋墩順橋向抗震計算七、橋墩順橋向抗震計算錯誤！未定義書簽。八、橋墩橫橋向水平地震力與抗震驗算八、橋墩橫橋向水平地震力與抗震驗算 .2424九、結論九、結論 .3636 . . . 1 / 42一、工程概況一、工程概況某路 XX 大橋為兩聯等截面連續梁，每聯為四跨（440m） ，總橋面寬為 33.5m 由左右

2、兩半幅橋面組成，每半幅橋的上部結構均由 5 片預應力混凝土小箱梁組成（見圖 1.2） 。下部結構采用等截面矩形空心薄壁墩、直徑 1.5m 為樁基礎。橋跨的總體布置見圖 1.1。臺墩墩墩墩墩墩墩臺第1聯第2聯圖 1.1 XX 大橋立面示意圖圖 1.2 上部結構斷面圖圖 1.3 下部結構構造圖 . . . 2 / 42聯間墩設GYZ450X99型圓形板式支座，每片梁下為兩個支座，聯端為活動盆式支座。橋上二期恒載（含橋面鋪裝、欄桿、防撞墻和上水管等）為21.7kN/m。主梁為C50混凝土、蓋梁和橋墩為C35混凝土，樁基礎為C25混凝土。主梁混凝土的容重取26 kN/m3、其它的容重取25 kN/m3

3、，混凝土的其它參數均按現行公路鋼筋混凝土與預應力混凝土橋涵設計規取值，見表1.1。表 1.1 計算參數取值混凝土彈模（107kPa）彈簧剛度（kN/m）主梁蓋梁橋墩承臺樁一個支座彈簧3.233.153.153.152.802688基礎土對樁基礎對的約束作用采用彈簧模擬，彈簧的剛度用 m 法計算。查公路橋涵地基與基礎設計規 （JTG D63-2007） ，靜力計算時土的 m 值取 10000kN/m4，動力計算時處取 m動=2m=20000 kN/m4。樁徑 d=1.5m，樁形狀換算系數 kf=0.9，樁的計算寬度b0=1.00.9(1.5+1)=2.25m。建立有限元模型，樁基劃分為單元長 1

4、m，在每個節點設水平節點彈性支承，彈簧剛度：K=12.2520000Z=4500Z（kN/m）式中，Z 為設置彈簧處距地面的距離。二、設計規和標準二、設計規和標準1、設計規（1） 城市橋梁設計準則 （CJJ 11-93）（2） 城市橋梁設計荷載標準 （CJJ 77-98）（3） 公路橋涵設計通用規 （JTG D60-2004）（4） 公路鋼筋混凝土與預應力混凝土橋涵設計規 （JTG D62-2004）（5） 公路橋涵地基與基礎設計規 （JTG D63-2007）（6） 公路橋梁抗震設計細則 （JTG/T B02-01-2008）2、設計標準：（1）立交等級：城市樞紐型互通式立交；道路等級：城市

5、 I 級主干道（2）設計荷載：城-A 級（公路-I 級） . . . 3 / 42（3）設計基準期：100 年（4）設計安全等級：二級；結構重要性系數：1.0（5）抗震設防烈度 8 度，設計地震加速度峰值 0.20g（6）場地類別為 II 類場地，特征周期 0.40s三、三、 設防標準、性能目標設防標準、性能目標與計算方法與計算方法根據公路橋梁抗震設計細則 （JTG/T B02-01-2008） （以下簡稱“抗震細則” ）的規定，進行本工程的抗震設計和計算。1、設防標準本橋為城市I 級主干道上的中小橋梁，抗震設防類別為B 類，必須進行E1 地震作用和E2 地震作用下的抗震設計，還必須按為9 級

6、進行抗震設防措施設計。2、性能目標本橋 E1 地震作用和E2 地震作用對應的抗震重要性系數分別為0.43 和 1.3，對應的設計地震重現期大約分別為75 年和 1000 年。E1 地震作用下抗震設防目標是結構一般不受損傷或不需修復可繼續使用；E2 作用下的抗震設防目標是應保證不致倒塌或產生嚴重結構損傷，經臨時加固后可供維持應急交通使用。3、計算方法本工程采用“兩水準設防、兩階段設計”方法進行設計計算。第一階段采用彈性抗震設計，即在E1 地震作用下要求結構保持彈性，按規規定驗算構件強度，采用反應譜方法計算。第二階段采用延性抗震設計方法，即對應E2 地震作用時，保證結構具有足夠的延性能力大于延性需

7、求，由于橋梁非規則采用非線性時程方法計算結構的非線性地震反應。并通過引入能力保護原則，確保塑性鉸只在選定的位置出現，且不出現剪切破壞等破壞模式。表表 3.13.1 某路某路 XXXX 大橋抗震設防水準和抗震性能目標大橋抗震設防水準和抗震性能目標設防水準抗震性能目標計算方法地震重現期 75 年（E1 水準）橋墩橋墩 不受損壞或不需修復可繼續使用；蓋梁蓋梁 保持彈性；樁基樁基 保持彈性；支座支座 保持正常工作狀態。反應譜法地震重現期 1000 年（E2 水準）橋墩橋墩 保證不致倒塌或產生嚴重結構損傷，經臨時加固后可供維持應急交通使用；非線性時程分析法 . . . 4 / 42蓋梁蓋梁 基本保持彈性

8、，不作為耗能構件，保護層不剝落；樁基樁基 基本保持彈性，不作為耗能構件，保護層不剝落；支座支座 基本保持正常工作狀態。四、動力分析模型與自振特性分析四、動力分析模型與自振特性分析結構系統無阻尼自由振動的頻率和相應振型(以下簡稱自振特性)是結構體系的重要動力特征，同時它對于求解結構的動力反應也具有十分重要的意義。分析和認識橋梁墩的動力特性是進行地震反應分析和抗震設計的基礎。橋墩的自振特性分析的目的就是求出橋墩的自振周期和相應的振型。1、 動力分析模型全橋共劃分 1079 個單元，996 個節點，主梁與橋墩采用空間梁單元模擬，地基土對樁基礎的約束作用與聯間橡膠支座用彈簧來模擬。其中 0#、8#臺與

9、 4#墩為活動支座約束，計算模型見圖 4.1圖 4.3。圖 4.1 動力計算模型 . . . 5 / 42圖 4.2 36 號墩處模型局部放大圖(i)主梁端部斷面示意圖 (ii) 主梁中部斷面示意圖圖 4.3 主梁斷面示意圖2 全橋自振特性分析部分自振周期與相應振型描述列于表4.1，振型示于圖4.4圖4.13。表 4.1 自振周期與其相應振型描述 振 型自振周期 (s)振型描述第一振型2.39第一聯（1#、2#與 3#墩柱）順橋向彎曲振動第二振型2.07第二聯（5#、6#與 7#墩柱）順橋向彎曲振動第三振型0.93第一聯橫橋向扭轉振動第四振型0.83第三聯橫橋向扭轉振動第五振型0.81第二聯（

10、3#、4#與 5#墩柱）橫橋向彎曲振動第六振型0.74第一聯順橋向彎曲振動第七振型0.70第三聯順橋向彎曲振動第八振型0.65第二聯橫橋向彎扭振動 . . . 6 / 42第九振型0.635#墩與相鄰橋面的順橋向彎曲振動第十振型0.604#墩與相鄰橋面的順橋向彎曲振動圖 4.4 第 1 階振型圖 4.5 第 2 階振型 . . . 7 / 42圖 4.6 第 3 階振型圖 4.7 第 4 階振型 . . . 8 / 42圖 4.8 第 5 階振型圖 4.9 第 6 階振型 . . . 9 / 42圖 4.10 第 7 階振型圖 4.11 第 8 階振型 . . . 10 / 42圖 4.12

11、第 9 階振型圖 4.13 第 10 階振型五、五、E1E1 水準地震水準地震反應分析反應分析本橋為直線橋，只考慮水平向地震作用，分別考慮順橋向X和橫橋向Y的地震作用。地震作用采用設計加速度反應譜表征。 . . . 11 / 421 1、 規水平設計加速度反應譜規水平設計加速度反應譜阻尼比為 0.05，阻尼比調整系數 Cd=1.0，II 類場地系數 Cs=1.0，橋址位置的特征周期 Tg=0.40s，抗震重要性系數 Ci=0.43Smax=2.25CiCsCdA=2.250.431.01.00.20g=0.1935g水平設計加速度反應譜 S 由下式確定：0.1935 (5.50.45) 0.1

12、0.1935g 0.1s0.40.1935 (0.4/) 0.4gTTsSTsgTTs0123456789100.00.51.01.52.0S(m/s2)周期(s)圖 5.1 水平加速度反應譜曲線2 2、 反應譜力計算反應譜力計算圖 5.2 順橋向彎矩圖 . . . 12 / 42圖 5.3 順橋向剪力圖圖 5.4 橫橋向彎矩圖圖 5.5 橫橋向剪力圖表 5.1 反應譜力匯總順橋向地震力橫橋向地震力墩底承臺底墩底承臺底墩 號彎矩（kNm）剪力（kN）彎矩（kNm）剪力（kN）彎矩（kNm）剪力（kN）彎矩（kNm）剪力（kN）1216511071265541357441411819531431

13、995 . . . 13 / 42220098951240911219591732118697042272320934100925321135068299251580934267641701698421315126748186173556648192751853193922587123155663214266361228361923010152382113044110817814996119397172391301238661541395842583529742744六、六、E2E2 水準地震反應分析水準地震反應分析采用非線性時程分析方法計算模型關鍵部位的位移與力。1 1、地震動參數、地震動參

14、數非線性時程分析的加速度地震波為規反應譜人工合成地震動。E2 水準對應的 3 條水平加速度地震波見圖 6.1圖 6.3。05101520-3-2-10123加速度/ms-2時間/s圖 6.1 第 1 條人工合成地震動05101520-3-2-10123加速度/ms-2時間/s圖 6.2 第 2 條人工合成地震動 . . . 14 / 4205101520-3-2-10123加速度/ms-2時間/s圖 6.3 第 3 條人工合成地震動2 2、等效塑性鉸區長度計算、等效塑性鉸區長度計算在 E2 地震作用下，橋梁可按抗震細則7.4.3 條計算單柱墩墩底塑性鉸區域的等效塑性鉸長度 Lp，計算公式如下，

15、取兩式計算結果的較小值：0.080.0220.044pysysLHf df d23pLb式中，H 為懸臂墩的高度或塑性鉸截面到反彎點的距離（cm） ； b 為矩形截面的短邊尺寸（cm） ； fy為縱向鋼筋抗拉強度標準值（MPa） ； ds為縱向鋼筋的直徑（cm） 。XX 大橋各墩的等效塑性區長度計算見表 6.1。表 6.1 等效塑性鉸區長度計算項 目1#2#3#4#5#6#7#b2.52.52.52.52.52.52.52/3b1.71.71.71.71.71.71.7LP1/m1.71.71.71.71.71.71.7H/m27.031.030.032.029.026.016.00.08H/

16、cm216.0248.0240.0256.0232.0208.0128.0fy/MPa335.0335.0335.0335.0335.0335.0335.0ds/mm28.028.028.028.028.028.028.0fyds938.0938.0938.0938.0938.0938.0938.0LP2/cm236.6268.6260.6276.6252.6228.6148.60.044fyds41.341.341.341.341.341.341.3LP2/m2.42.72.62.82.52.31.5LP/m1.71.71.71.71.71.71.5 . . . 15 / 423 3、 橋墩

17、塑性鉸區截面的彎矩橋墩塑性鉸區截面的彎矩- -曲率分析曲率分析混凝土橋墩的抗彎強度是通過截面的軸力彎矩曲率()PM分析來得到，截面的PM關系曲線采用條帶法計算。首先，根據截面特性將截面劃分成為圖 6.4 中左圖所示的條帶。在劃分條帶時將約束混凝土、無約束混凝土與鋼筋分別劃分，其中保護層的混凝土、約束混凝土的應力-應變關系采用 Mander 模型計算。用條帶法計算PM關系曲線時采用逐級加變形法計算。將計算出的彎矩-曲率全過程曲線轉換成圖 6.5 所示的等效雙線性骨架曲線。yy中性軸ixyix形心軸oAiiyi圖圖 6.46.4 截面截面 MP曲線的條帶法計算示意圖曲線的條帶法計算示意圖u0yeq

18、MuMeqMMy圖圖 6.56.5 屈服曲率和等效屈服曲率定義屈服曲率和等效屈服曲率定義XX 大橋 1#7#橋墩的彎矩-曲率全過程曲線與等效雙線性曲線，見圖 6.6圖 6.9 與表6.2。 . . . 16 / 420.0000.0020.0040.0060.0080.0100.012020000400006000080000100000Meq彎矩/kNm曲率/m-1My圖 6.9 1#墩順橋向的彎矩-曲率曲線0.0000.0020.0040.0060.0080.0100.012020000400006000080000100000Meq彎矩/kNm曲率/m-1My圖 6.7 2#6#墩順橋向

19、的彎矩-曲率曲線0.0000.0020.0040.0060.0080.0100.012020000400006000080000100000Meq彎矩/kNm曲率/m-1My圖 6.8 7#墩順橋向的彎矩-曲率曲線 . . . 17 / 420.00000.00050.00100.00150.002004000080000120000160000200000Meq彎矩/kNm曲率/m-1My圖 6.8 1#墩橫橋向的彎矩-曲率曲線表 6.2 彎矩-曲率計算順橋向橫橋向MyyMuuMeqeqMyyMuuMeqeq墩號kNm1/mkNm1/mkNm1/mkNm1/mkNm1/mkNm1/m1#7.

20、68E41E-39.08E41.06E-28.68E41.11E-31.69E52.89E-41.76E51.56E-31.76E51.49E-42#7.88E41E-39.31E41.02E-28.88E41.11E-31.84E52.89E-41.92E51.45E-31.84E51.49E-43#7.88E41E-39.31E41.02E-28.88E41.11E-31.84E52.89E-41.92E51.45E-31.84E51.49E-44#7.88E41E-39.31E41.02E-28.88E41.11E-31.84E52.89E-41.92E51.45E-31.84E51.4

21、9E-45#7.88E41E-39.31E41.02E-28.88E41.11E-31.84E52.89E-41.92E51.45E-31.84E51.49E-46#7.88E41E-39.31E41.02E-28.88E41.11E-31.84E52.89E-41.92E51.45E-31.84E51.49E-47#7.45E41E-38.80E41.10E-28.48E41.10E-31.61E52.89E-41.68E51.56E-31.61E51.49E-44 4、全橋非線性時程反應分析、全橋非線性時程反應分析XX 大橋非線性時程反應力列于表 6.3 與表 6.4。表 6.3 順橋向時

22、程地震力截 面 力第 1 條波第 2 條波第 3 條波最大值彎矩（kNm）58892529705200558892墩底剪力（kN）2879277325662879彎矩（kNm）740016834463122740011承臺底剪力（kN）3222339634993499彎矩（kNm）54106541365009854136墩底剪力（kN）23792525263026302承臺底彎矩（kNm）66349666156112366615 . . . 18 / 42剪力（kN）2877305936253625彎矩（kNm）55919554704770355919墩底剪力（kN）2521273425972

23、734彎矩（kNm）691687002157174700213承臺底剪力（kN）2948333433593359彎矩（kNm）38113358944568145681墩底剪力（kN）2473227922322473彎矩（kNm）529234650857579575794承臺底剪力（kN）3290314128253290彎矩（kNm）54014574024057857402墩底剪力（kN）2352277624612776彎矩（kNm）650856956054893695605承臺底剪力（kN）2887336030233360彎矩（kNm）57357549454582957357墩底剪力（kN）2

24、736274127252741彎矩（kNm）715596875459708715596承臺底剪力（kN）3073338034313431彎矩（kNm）48417523814176852381墩底剪力（kN）3428355831403558彎矩（kNm）671887130358838713037承臺底剪力（kN）3697414735214147表 6.4 橫橋向時程地震力截 面 力第 1 條波第 2 條波第 3 條波最大值彎矩（kNm）140399127135133793140399墩底剪力（kN）5915525850815915彎矩（kNm）1737101556021624831737101承

25、臺底剪力（kN）6095562548986095彎矩（kNm）154404160796158398160796墩底剪力（kN）5287570654225706彎矩（kNm）1830871915641880901915642承臺底剪力（kN）53806259535662593墩底彎矩（kNm）122574176124165690176124 . . . 19 / 42剪力（kN）4659685259216852彎矩（kNm）149115216006199289216006承臺底剪力（kN）4977715659447156彎矩（kNm）101111108896122049122049墩底剪力（kN

26、）3414406042134213彎矩（kNm）1189461309091448451448454承臺底剪力（kN）4077450443824504彎矩（kNm）167974169760165278169760墩底剪力（kN）6356639161856391彎矩（kNm）2027912045291993432045295承臺底剪力（kN）6387695361356953彎矩（kNm）126783108770120901126783墩底剪力（kN）5631494049545631彎矩（kNm）1584581358571483561584586承臺底剪力（kN）5963543648695963彎矩

27、（kNm）101507102977122411122411墩底剪力（kN）6922707283458345彎矩（kNm）1431211447171727541727547承臺底剪力（kN）7007743584718471XX 大橋的非線性時程位移列于表 6.5 與表 6.6。表 6.5 墩頂時程位移順橋向墩頂位移/m橫橋向墩頂位移/m墩號第 1 條波第 2 條波第 3 條波最大值第 1 條波第 2 條波第 3 條波最大值10.1060.0960.0940.1060.0420.0370.0390.04220.1200.1200.1060.1200.0530.0560.0550.05630.113

28、0.1130.1020.1130.0400.0580.0540.05840.0780.0740.0840.0840.0330.0370.0400.04050.1050.1110.0880.1110.0530.0530.0520.05360.0970.0930.0780.0970.0370.0320.0340.03770.0480.0510.0420.0510.0220.0230.0270.027 . . . 20 / 42表 6.6 順橋向支座時程位移順橋向支座位移/m墩號第 1 條波第 2 條波第 3 條波最大值10.0700.0870.0740.08720.0530.0640.0550.0

29、6430.0610.0740.0630.07450.0590.0630.0550.06360.0770.0800.0700.08070.1110.1170.0900.117XX 大橋的部分典型時程曲線示于圖 6.9圖 6.14。圖 6.9 順橋向 2#墩頂位移時程曲線 . . . 21 / 42圖 6.10 順橋向 2#墩梁相對位移時程曲線圖 6.11 順橋向 2#墩底彎矩時程曲線 . . . 22 / 42圖 6.12 順橋向 2#墩底剪力時程曲線圖 6.13 橫橋向 3#墩頂位移時程曲線 . . . 23 / 42圖 6.14 橫橋向 3#墩底彎矩時程曲線七、抗震驗算七、抗震驗算由公路鋼筋

30、混凝土與預應力混凝土橋涵設計規 （JTG D62-2004）知，橋墩在地震（偶遇荷載）作用下只需進行承載能力驗算。由公路橋梁抗震設計細則 （JTG/T B02-01-2008）的第第第 9.49.4 條，條，當橋墩截面的地震反應彎矩 ME小于初始屈服彎矩 My時，整個截面保持彈性，截面的裂縫寬度不會超過容許值，結構基本無損傷，能滿足結構在彈性圍工作的性能目標。1、E1 水準地震作用下的抗震驗算（1）橋墩的強度驗算順橋向 1#橋墩的地震作用控制設計，橫橋向 3#橋墩的地震作用控制設計。取最不利橋墩的控制截面進行抗彎強度驗算，列于表 7.1。表 7.1 橋墩的抗彎強度驗算順橋向抗彎強度驗算橫橋向抗

31、彎強度驗算地震反應彎矩ME初始屈服彎矩MyMEMy驗算結論地震反應彎矩ME初始屈服彎矩MyMEMy驗算結論21651 kNm7.68E4 kNm是通過68299 kNm1.84E5 kNm是通過結論：由上表可知，E1 水準地震作用下橋墩的抗彎強度滿足要求。 . . . 24 / 42（2）樁基礎的強度驗算作用效應組合按公路橋梁抗震設計細則取永久作用（恒載）與地震作用進行組合。順橋向 1#橋墩承臺的地震作用控制樁基礎設計，橫橋向 3#橋墩的地震作用控制樁基礎設計。取最不利橋墩承臺底的地震力與恒載軸力組合，按 m 法進行樁身彎矩計算，E1 水準地震作用下樁身最大彎矩列于表 7.2。表 7.2 樁身

32、的抗彎強度驗算順橋向抗彎強度驗算橫橋向抗彎強度驗算地震反應彎矩ME初始屈服彎矩MyMEMy驗算結論地震反應彎矩ME初始屈服彎矩MyME0.45s,所以考慮結構周期的墩頂水平位移調整系數 C=1.0，d=c=計算到 E2 地震作用下的墩頂水平位移d= 0.294(m) u=1.30(m) （中墩）OKd= 0.190(m) u=0.90(m) （邊墩）OK下圖為 C 匝道在三條 E2 水準的加速度時程波作用下的第 2 聯 3#、4#中墩墩頂縱向位移非線性時程分析值，d=0.12m，比簡化計算結果值偏小。5.4 能力保護構件強度驗算（1）墩柱抗剪強度驗算根據抗震設計的能力保護設計原則，墩柱的剪切強

33、度應大于墩柱可能在地震中承受的最大剪力（對應于墩柱塑性鉸處截面可能達到的最大彎矩承載能力）。因此，Vco 應按柱底實際截面配筋，并采用強度標準值和軸壓力計算出的彎矩承載力，并考慮超強系數 0 來計算。 . . . 27 / 42邊墩：Mzc=5900kN.mMy=7367kN.m 中墩： Mzc=4500kN.mMy=5450kN.m邊墩：Vc0=1.2*7367/11=803kN Vcu=2620kN OK中墩：Vc0=1.2*5450/13=503kN Vcu=2246kN OK系數符號邊墩中墩核心混凝土面積Ae21025 15625 混凝土抗壓強度標準值fc23.40 23.40 同一截

34、面上箍筋的總面積Ak6.782 6.782 箍筋間距Sk1010箍筋抗拉強度設計值fyh280280計算方向墩寬b150130抗剪強度折減系數0.850.85Vs16814 5064 Vs22849 2469 箍筋提供的抗剪能力Vs2849 2469 墩柱塑性鉸區域的斜截面抗剪強度Vcu2620 2246 （2）樁基能力保護設計驗算：樁身抗彎強度按能力保護設計原則進行驗算。1）邊墩基礎承臺頂面作用力：M=8840X2=17680kN.mH=803x2=1606kN . . . 28 / 42 N=8000kN采用 m 法求的樁身最大截面彎矩 M=9630KN.m1.5m 的灌注樁截面強度無法滿

35、足,需加大樁身直徑至 1.8m，并在樁頂 10m 圍沿截面一圈配置 80-28mm 鋼筋，間距 125mm，雙筋并排布置。2）中墩基礎承臺頂面作用力：M=6540X2=13080kN.mH=503x2=1006kN N=8000kN采用 m 法求的樁身最大截面彎矩 M=7000KN.m1.5m 的灌注樁截面強度無法滿足,需加大樁身直徑至 1.8m，并在樁頂 10m 長圍沿截面一圈配置 40-32mm 鋼筋，間距 125mm。八、橋墩橫橋向水平地震力與抗震驗算八、橋墩橫橋向水平地震力與抗震驗算雙柱蓋梁墩橫橋向為框架結構，需要采用空間有限元建模，采用反應譜方法計算，分析模型中應考慮上部結構、支座、

36、橋墩和基礎剛度的影響。1、樁基等代土彈簧抗震細則第 6.3.8 條要求：建立橋梁抗震分析模型應考慮土的共同作用，樁土的共同作用可用等代土彈簧模擬，等代土彈簧的剛度可采用表征土介質彈性值的 m 參數來計算。而且，抗震計算時的土的抗力取值比靜力計算時大，一般取 m 動=(23)m 靜。橫向兩根樁，圓形截面形狀換算系數 k=0.9；n=2，b2=0.6；計算埋入深度 h1=3(d+1)=7.5m，樁間凈距 L1=4.4-1.5=2.9m0.6h1，樁間相互影響系數k=b2+(1-b2)L1/(0.6h1)=0.6+(1-0.6)*2.9/(0.6*7.5)=0.86樁的計算寬度 b1=0.86*0.

37、9*（1.5+1）=1.935m在承臺地面以下 hm=2(1.5+1)=5m 深度為粉土呈硬塑可塑狀，層厚 4.2014.70m；稍密中密，稍濕濕，查公路橋涵地基與基礎設計規（JTG D63-2007）表 P.0.2-1，非巖石地基水平向抗力系數的比例系數 m=500020000kN/m4，本抗震計算取 m=2*10000=20000 kN/m4。根據 m 法經驗，hm 深度以下的土抗力系數對其剛度影響甚小，m 值可以偏安全地統一按上 . . . 29 / 42部取值。建立有限元模型，樁基劃分為單元長 1m，在每個節點設水平節點彈性支承，彈簧剛度K=1*1.935*20000*Z=38700Z

38、（kN/m）式中，Z 為設置土彈簧的埋深。-1.01.0計算樁頂等代土彈簧剛度值如下表：樁頂位移樁頂等代土彈簧剛度樁頂單位作用力DY（m/kN)RX(rad/kNm)KY(kN/m)KRX(kNm/rad)墩頂單位水平力-6.0408E-071.2128E-07-1.6554E+068.2456E+06墩頂單位彎矩-1.2128E-073.7076E-08-8.2456E+062.6972E+072、上部結構恒荷載和靜力計算上部結構采用預應力空心板梁，跨徑 20m，恒荷載 3452kN，換算在蓋梁寬度圍為：3452/8=432kN/m風荷載：K0=0.90,K3=1.4，K2=1.0，K5=1

39、.38，K1=1.7，W0=0.35kN/m2,Wd=0.667 kN/m2橋墩上：0.9*1.7*1.4*1.3*0.667=1.86kN/m上部結構上：0.9*1.0*1.4*2*20*0.667=33.6kN汽車活載：采用橫向車列進行影響線加載。荷載工況位置軸向 (kN)剪力-z (kN)彎矩-y (kN*m)樁頂-2577.6 -1.7 -3.3 恒載柱底-2577.5 -4.6 -18.1 . . . 30 / 42柱頂-2073.9 -4.6 35.3 蓋梁節點4.6 -1086.5 -891.0 樁頂0.0 10.9 20.9 柱底0.0 18.8 125.8 柱頂0.0 18.

40、8 -92.8 系統升溫蓋梁節點-18.8 0.0 -106.0 樁頂0.0 -10.9 -20.9 柱底0.0 -18.8 -125.8 柱頂0.0 -18.8 92.8 系統降溫蓋梁節點18.8 0.0 106.0 樁頂150.8 -13.0 -115.5 柱底64.0 -39.7 -207.2 柱頂64.0 -18.1 128.7 橫向風荷載蓋梁節點-16.8 64.0 141.0 樁頂0.0 88.8 359.0 柱底82.1 14.2 64.5 柱頂82.1 14.2 106.6 活載(MAX)蓋梁節點12.8 82.1 23.5 樁頂-1213.4 -94.8 -370.6 柱底-

41、1329.4 -12.8 -77.1 柱頂-1329.4 -12.8 -109.7 活載(MIN)蓋梁節點-14.2 -879.4 -633.7 樁頂-3941.8 -155.5 -632.1 柱底-5003.5 -74.3 -412.5 柱頂-4399.1 -57.7 386.0 靜力計算基本組合蓋梁節點56.7 -2584.3 -2168.8 注：樁頂軸向力為組合系數 1.0 的標準組合值，其余為按極限承載能力狀態設計時的基本組合值。3、動力特性分析 . . . 31 / 42第 1 階 振型，自振周期 T=0.652s,質量參與系數 93.3%C 匝道全聯模型橫向第 1 階振型，自振周期

42、 T=0.655sE 匝道全聯模型橫向第 1 階振型，自振周期 T=0.607s4、E1 地震作用力 . . . 32 / 42荷載工況位置軸向 (kN)剪力-z (kN)彎矩-y (kN*m)樁頂-2577.6-1.7-3.27柱底-2577.54-4.6-18.07柱頂-2073.87-4.635.25恒載蓋梁節點4.6-1086.54-891.04樁頂1316.65157.921065.44柱底696.13272.971750.16柱頂692.82246.681303.08E1 反應譜蓋梁節點109.04677.841487.39樁頂-3894.25-159.62-1068.71柱底-3

43、273.67-277.57-1768.23柱頂-2766.69-251.281338.33E1 地震作用偶然組合蓋梁節點113.64-1764.38-2378.43E1 地震作用下，C 匝道第 2 聯橋墩橫向彎矩圖 . . . 33 / 42E1 地震作用下，E 匝道第 2 聯橋墩橫向彎矩圖由靜動力計算結果比較可知，除樁基豎向承載按靜力階段的 3950kN 控制，其余都是 E1 地震作用控制。立柱縱橫向截面一樣，E1 地震作用下順橋向效應控制截面設計。5、E1 地震作用下截面承載能力驗算立柱： OK . . . 34 / 42樁： OK蓋梁：蓋梁跨中軸向 (kN)剪力-z (kN)彎矩-y (

44、kN*m)上部結構恒載4.60304.15結構升溫-18.820-106結構降溫18.820106風荷載-16.7864.030.1橫向活載(MAX)12.75352.08502.35橫向活載(MIN)-14.15-352.08-230.78基本組合-45.7 542.2 1172.2 跨中蓋梁由使用階段基本組合控制設計。蓋梁在承載能力極限狀態下的截面強度驗算可以滿足要求。 . . . 35 / 426、E2 地震作用下變形驗算根據橫向推力彈塑性 PUSHover 計算，中墩橫向柱底和柱頂共 4 個塑性鉸區域最先達到最大容許轉角 0.04 時，墩頂橫向位移為 0.228m；邊墩橫向柱底和柱頂共

45、 4 個塑性鉸區域最先達到最大容許轉角 0.04 時，墩頂橫向位移為 0.203m。E2 地震作用下中墩墩頂最大橫向位移為 99mm228mm，邊墩墩頂最大橫向位移 56mm203mm,滿足規要求。7、能力保護構件強度驗算：7.1 墩柱橫向抗剪能力驗算墩柱截面和配筋縱橫兩方向一樣，墩柱底截面的正截面抗彎承載能力對應的彎矩值為：邊墩 Mzc=7367kN.m，Hn=10.3mVc0=1.2x(7367+7367)/10.3=1716kN2620kN OK中墩：Mzc=5450kN.m，Hn=12.3mVc0=1.2x(5450+5450)/12.3=1063kN2426kN OK7.2 樁基、承

46、臺、蓋梁的強度驗算：1）中墩設中墩墩底彎矩達到截面極限強度的 1.2 倍，即 1.2*5450=6540kN.m，則此時的樁基、蓋梁、承臺力如下圖： . . . 36 / 42軸力 彎矩 剪力 -10266 -10266 -10266 0 -10266 -6099 -6044 602 -5989 -5933 4828 602 4828 4828 717 876 772 828 939 1050 0 -8280 10055 -0 -1065 4605 5830 -927 5942 7502 4377 3380 -2755 2154 -3484 2807 -5054 -3983 1187 -661

47、9 -8179 9551 -5320 1190 -5209 -6434 -0 4167 4167 0 -623 -968 -968 -695 -1226 -1226 -1226 -968 -968 -968 -1226 -1226 -1226 -968 1082 -1226 -1226 4462 3380 -1082 -968 -968 上述力值作為樁基、承臺、蓋梁的能力保護設計值。A、單樁豎向承載力：考慮 E2 地震作用下，地基土抗震容許承載力調整系數 1.5，則 10266/1.5=6844KN，需要在使用階段控制容許單樁豎向承載力為 6800kN。樁基橫向彎矩不控制設計。B、承臺對剛域節

48、點彎矩削峰，承臺橫向彎矩按 10055/2.2*（2.2-0.4）=8226kN.m 控制設計，上下截面需要配置 26-25mm 鋼筋，17+9=26 雙筋疊排。原設計在承臺中部將截面寬度由 2.5m縮小為 2.0m，并不合理，建議采用一樣的 2.5m 截面寬度。豎向剪力按 4167kN 控制設計，按構造配置箍筋即可。 . . . 37 / 42C、蓋梁對剛域節點彎矩削峰，蓋梁結點負彎矩按 9551/2.2*（2.2-0.4）=7814kN.m 控制設計,蓋梁上緣應配置 30-32mm 鋼筋，雙筋疊排。蓋梁結點正彎矩按 5320/2.2*(2.2-0.4)=4353kN.m 控制設計，蓋梁下緣應配置 15-32mm 鋼筋。蓋梁結點剪力按 4462kN 控制設計，配置 4 肢 16mm 箍筋，間距 200mm 即可滿足要求。 . . . 38 / 422）邊墩設邊墩墩底彎矩達到截面