高速公路結(jié)構(gòu)抗震性能計(jì)算分析報(bào)告（word21頁）

1、九寨溝（川甘界）至綿陽高速公路（雙河至平武段）結(jié)構(gòu)抗震性能計(jì)算分析報(bào)告二 零 一 六 年 六 月 九寨溝（川甘界）至綿陽高速公路雙河至平武段結(jié)構(gòu)抗震性能計(jì)算分析報(bào)告工程名稱：九寨溝（川甘界）至綿陽高速公路設(shè)計(jì)階段： 設(shè)計(jì)編號(hào)：編 制： 年 月 日審 核： 年 月 日審 定： 年 月 日 年 月 日目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc454286363 1工程概述 PAGEREF _Toc454286363 h 1 HYPERLINK l _Toc454286364 2采用的規(guī)范及參考依據(jù) PAGEREF _Toc454286364 h 1 HYPERLINK

2、 l _Toc454286365 3 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)及抗震性能目標(biāo)的確定 PAGEREF _Toc454286365 h 2 HYPERLINK l _Toc454286366 4 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析 PAGEREF _Toc454286366 h 3 HYPERLINK l _Toc454286367 4.1計(jì)算圖式 PAGEREF _Toc454286367 h 3 HYPERLINK l _Toc454286368 4.2邊界條件 PAGEREF _Toc454286368 h 3 HYPERLINK l _Toc454286369 4.3結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析 PAGEREF _Toc45428

3、6369 h 4 HYPERLINK l _Toc454286370 5 結(jié)構(gòu)抗震性能計(jì)算分析 PAGEREF _Toc454286370 h 6 HYPERLINK l _Toc454286371 5.1反應(yīng)譜設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc454286371 h 6 HYPERLINK l _Toc454286372 5.2反應(yīng)譜計(jì)算 PAGEREF _Toc454286372 h 7 HYPERLINK l _Toc454286373 5.3地震動(dòng)加速度時(shí)程 PAGEREF _Toc454286373 h 8 HYPERLINK l _Toc454286374 5.4線性時(shí)程分析 PAGE

4、REF _Toc454286374 h 11 HYPERLINK l _Toc454286375 5.5結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算 PAGEREF _Toc454286375 h 12 HYPERLINK l _Toc454286376 6結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案抗震計(jì)算 PAGEREF _Toc454286376 h 15 HYPERLINK l _Toc454286377 6.1線性時(shí)程分析 PAGEREF _Toc454286377 h 16 HYPERLINK l _Toc454286378 6.2結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算 PAGEREF _Toc454286378 h 17 HYPERLINK l _Toc4542863

5、79 7結(jié)論與建議 PAGEREF _Toc454286379 h 181工程概述K線厄里村奪補(bǔ)河大橋位于綿陽市平武縣白馬寨，橫跨奪補(bǔ)河及S205線，分左右兩線，橋梁型式為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)橋，孔跨布置為（70+130+70）m，主橋長(zhǎng)270m，主墩為矩形空心獨(dú)柱墩，兩主墩高度分別為89m和81m，主梁采用預(yù)應(yīng)力砼箱梁，橋?qū)?2.5m，采用單箱單室截面。箱梁在端支座處及中墩處均設(shè)置了橫隔板，并在橫隔板中部設(shè)置進(jìn)人孔，其它部位均未設(shè)置橫隔板。箱梁為變高直腹板，中墩支點(diǎn)梁高8.2m，端支點(diǎn)梁高3m，單幅頂板寬12.5m，底板寬6.5m，懸臂板端部厚18cm，根部厚65cm，箱內(nèi)頂板厚3

6、0cm，直線段底板厚30cm，逐漸增厚至中墩處厚為100cm，跨中腹板厚50cm，中墩支點(diǎn)處腹板加厚至80cm，邊支點(diǎn)處腹板加厚至85cm。主墩采用空心矩形截面，縱橋向尺寸為6m，橫橋向尺寸為8m，壁厚為0.7m；承臺(tái)為矩形承臺(tái)，縱橋向尺寸為9.4m，橫橋向尺寸為14m，承臺(tái)厚5m，承臺(tái)底布置23根2.5m鉆孔柱樁，樁長(zhǎng)為35m。主梁采用C50，橋墩用C40，樁基用C30，受力主筋采用HRB400。施工方法采用掛籃懸臂澆注施工。根據(jù)中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖（GB18306-2015），橋址處地震動(dòng)峰值加速度為0.20g。地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.40s，地震基本烈度為度，參考公路橋梁抗震設(shè)計(jì)

7、細(xì)則（JTG/T B02-01-2008），本橋?qū)儆贐類橋梁，本橋必須進(jìn)行E1和E2地震作用下的抗震設(shè)計(jì)，因此，本報(bào)告主要針對(duì)主橋進(jìn)行抗震性能計(jì)算分析。2采用的規(guī)范及參考依據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（JTG/T B02-01-2008）中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）綿陽至九寨溝高速公路工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告四川賽思特科技有限責(zé)任公司 2010.7K線厄里村奪補(bǔ)河大橋工程地質(zhì)初勘報(bào)告3 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)及抗震性能目標(biāo)的確定根據(jù)參考依據(jù)3的地震安評(píng)報(bào)告，安評(píng)報(bào)告對(duì)綿陽至九寨溝高速公路A線的重要工程太華山隧道、毛家山隧道、王家山隧

8、道、木座1號(hào)隧道和黃土梁隧道場(chǎng)地進(jìn)行地震安全性評(píng)價(jià)工作。本橋橋址位于綿陽市平武縣白馬寨，其工程場(chǎng)地處于王家山隧道和木座1號(hào)隧道之間，考慮地震活動(dòng)性最不利情況，本橋工程場(chǎng)地取地震安評(píng)報(bào)告中木座1號(hào)隧道出口基巖場(chǎng)地地震動(dòng)參數(shù)，見表3.1。表3.1主橋工程場(chǎng)地設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)（5%阻尼比） 超越概率地震動(dòng)參數(shù)50年超越概率10%5%2%1%PGA(cm/s2)203260363451Samax0.4870.6240.8711.082T1(Sec)0.100.100.100.10Tg(Sec)0.400.400.400.45max2.42.42.42.4r1.01.01.01.0根據(jù)公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則

9、（JTG/T B02-01-2008），本橋?qū)儆贐類橋梁，高速公路橋梁，主橋抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)及性能目標(biāo)見表3.2。表3.2主橋抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)及性能目標(biāo)抗震設(shè)防水準(zhǔn)構(gòu)件類別結(jié)構(gòu)性能要求受力狀態(tài)驗(yàn)算準(zhǔn)則E1地震作用（50年10%）Ci=0.5主墩無損傷保持彈性狀態(tài)樁基礎(chǔ)無損傷保持彈性狀態(tài)E2地震作用（50年2%）主墩中等損傷可接近屈服樁基礎(chǔ)中等損傷可接近屈服注：表3.2中，為按恒載和地震作用最不利組合下的彎矩；為截面相應(yīng)最不利軸力時(shí)的最外層鋼筋首次屈服時(shí)對(duì)應(yīng)的彎矩；為按截面相應(yīng)于最不利軸力時(shí)的等效屈服彎矩。因此，主橋的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)取用如下：（1）E1地震作用下（50年超越概率10%）的水平地震動(dòng)峰值加速

10、度=0.207g，同時(shí)考慮橋梁抗震重要性系數(shù)Ci=0.5。（2）E2地震作用下（50年超越概率2%）的水平地震動(dòng)峰值加速度=0.370g。4 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析4.1計(jì)算圖式主橋采用有限元程序MIDAS/CIVIL軟件，建立空間有限元模型進(jìn)行計(jì)算分析。主梁、主墩和樁基均采用空間梁?jiǎn)卧M。樁基礎(chǔ)采用“m”法土彈簧模擬。成橋狀態(tài)計(jì)算圖式見圖4.1所示。圖4.1 主橋成橋狀態(tài)計(jì)算圖式4.2邊界條件本橋成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)各部位邊界條件如下（表4.1）。表4.1 結(jié)構(gòu)各部位邊界條件結(jié)構(gòu)部位成橋狀態(tài)xyzxyz主墩與主梁交接處111111主梁在邊墩交接處011100樁基KK1000注：表4.1中，x、y、z分別

11、表示沿縱橋向、橫橋向、豎橋向的線位移，x、y、z分別表示繞縱橋向、橫橋向、豎橋向的轉(zhuǎn)角位移。1-表示約束，0-表示放松，K-表示彈性約束。根據(jù)工程地質(zhì)初勘報(bào)告與公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范，樁基單元長(zhǎng)度為1m的土彈簧剛度K計(jì)算結(jié)果見表4.2。表4.2土彈簧剛度K計(jì)算結(jié)果巖層抗壓強(qiáng)度MPaCO kN/m3縱橋向計(jì)算寬度橫橋向計(jì)算寬度縱橋向剛度kN/m橫橋向剛度kN/m強(qiáng)風(fēng)化21125000002.962.843700000035500000中風(fēng)化26.58150000002.962.8444400000426000004.3結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析成橋狀態(tài)振型特點(diǎn)見表4.3，結(jié)構(gòu)主要的振型圖見圖4.2。表

12、4.3成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性模態(tài)振型主要特性自振頻率f（Hz）自振周期T（s）1縱向一致振動(dòng)0.29763.36052主梁橫彎0.31613.16383主梁橫彎0.76601.30554主梁豎彎1.07190.93295主梁橫彎1.75620.56946主梁豎彎1.80030.5555 Mode 1（b） Mode 2（c） Mode 3（d） Mode 4（e） Mode 5（f） Mode 6圖4.2成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)振型圖5 結(jié)構(gòu)抗震性能計(jì)算分析橋梁結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算設(shè)計(jì)的分析方法分為反應(yīng)譜法和動(dòng)態(tài)時(shí)程法。其中反應(yīng)譜法分單振型反應(yīng)譜法、多振型反應(yīng)譜法和等效線性化方法；動(dòng)態(tài)時(shí)程法分線性時(shí)程法分析和非線

13、性時(shí)程法分析。本橋結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析采用多振型反應(yīng)譜法和時(shí)程法兩種方法進(jìn)行，本次計(jì)算選取場(chǎng)地地震動(dòng)參數(shù)對(duì)主橋進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)計(jì)算分析，且計(jì)算按照一致激勵(lì)作用考慮。5.1反應(yīng)譜設(shè)計(jì)根據(jù)場(chǎng)地工程地震條件，確定了綿陽至九寨溝高速公路主要工程場(chǎng)地50年超越概率為10%、5%、2%和1%的基巖設(shè)計(jì)地震加速度反應(yīng)譜。其參數(shù)形式為： 本橋工程場(chǎng)地取地震安評(píng)報(bào)告中木座1號(hào)隧道出口基巖場(chǎng)地地震動(dòng)參數(shù)，見表5.1。表5.1主橋工程場(chǎng)地設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)（5%阻尼比） 超越概率地震動(dòng)參數(shù)50年超越概率10%5%2%1%PGA(cm/s2)203260363451Samax0.4870.6240.8711.082T1(Se

14、c)0.100.100.100.10Tg(Sec)0.400.400.400.45max2.42.42.42.4r1.01.01.01.0E1地震作用：水平向基本設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度Amax=0.207g，同時(shí)考慮橋梁抗震重要性系數(shù)Ci=0.5，豎向設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度取為水平向設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度的2/3；E2地震作用：水平向基本設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度Amax=0.370g，豎向設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度取為水平向設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度的2/3。5.2反應(yīng)譜計(jì)算在地震響應(yīng)分析中，均取前150階振型進(jìn)行計(jì)算，所有振型的參與質(zhì)量都達(dá)到95%以上，振型組合方法采用CQC法。輸入采用如下兩種組合：（1）水平縱

15、向+豎向；（2）水平橫向+豎向。其中，豎向輸入值取為水平向輸入值的2/3。方向組合采用SRSS方法。本橋結(jié)構(gòu)主要部位在E1和E2地震作用下的反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)果見表5.2表5.3。表5.2結(jié)構(gòu)各主要部位地震響應(yīng)（E1地震作用）墩號(hào)部位橫向+豎向反應(yīng)縱向+豎向反應(yīng)MQNMQN(KNm)(KN)(KN)(KNm)(KN)(KN)4號(hào)主墩墩頂13616 1554 5674 102837 2797 5844 墩底107354 2564 8176 109132 3368 8361 承臺(tái)底117366 3099 8677 124221 3770 8866 樁頂4908 548 4823 8725 640 473

16、1 5號(hào)主墩墩頂13366 1687 5594 109223 3125 5629 墩底115816 2648 7750 119536 3665 7789 承臺(tái)底126393 3166 8256 136328 4063 8297 樁頂5311 539 5065 9571 688 5077 表5.3 結(jié)構(gòu)各主要部位地震響應(yīng)（E2地震作用）墩號(hào)部位橫向+豎向反應(yīng)縱向+豎向反應(yīng)MQNMQN(KNm)(KN)(KN)(KNm)(KN)(KN)4號(hào)主墩墩頂48676 5556 20283 367631 10000 20892 墩底383778 9167 29228 390134 12042 29888 承

17、臺(tái)底419569 11079 31020 444076 13477 31696 樁頂17546 1958 17242 31190 2287 16915 5號(hào)主墩墩頂47781 6030 19999 390457 11172 20124 墩底414028 9466 27704 427326 13100 27845 承臺(tái)底451841 11318 29515 487356 14526 29660 樁頂18985 1925 18108 34215 2461 18151 5.3地震動(dòng)加速度時(shí)程本橋抗震計(jì)算中E1地震作用采用50年10%概率水準(zhǔn)下人工地震波，同時(shí)考慮橋梁抗震重要性系數(shù)Ci=0.5，E2地

18、震作用采用50年2%概率水準(zhǔn)下人工地震波，在地震安評(píng)報(bào)告中，以設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度和設(shè)計(jì)反應(yīng)譜參數(shù)為目標(biāo)譜，合成了超越概率水平為50年10%和50年2%的地震動(dòng)人工波各三條，豎向輸入值取為水平向輸入值的2/3。E1、E2水準(zhǔn)下的三條地震波時(shí)程曲線見圖5.1、圖5.2。地震動(dòng)輸入采用如下兩種組合：（1）水平縱向+豎直向；（2）水平橫向+豎直向。地震響應(yīng)計(jì)算結(jié)果取三條地震波的最大值。a）E1水準(zhǔn)時(shí)程曲線1b）E1水準(zhǔn)時(shí)程曲線2c）E1水準(zhǔn)時(shí)程曲線3圖5.1 E1水準(zhǔn)（50Y10%）場(chǎng)地地震動(dòng)時(shí)程曲線圖a）E2水準(zhǔn)時(shí)程曲線1b）E2水準(zhǔn)時(shí)程曲線2c）E2水準(zhǔn)時(shí)程曲線3圖5.2 E2水準(zhǔn)（50Y2%）

19、場(chǎng)地地震動(dòng)時(shí)程曲線圖5.4線性時(shí)程分析對(duì)主橋進(jìn)行線性時(shí)程分析，與反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，相互驗(yàn)證校核，線性時(shí)程分析計(jì)算模型與反應(yīng)譜分析模型相同，E1、E2地震作用下的線性時(shí)程計(jì)算結(jié)果，見表5.4表5.6。時(shí)程法分析和反應(yīng)譜法分析結(jié)果對(duì)比見表5.7。表5.4結(jié)構(gòu)各主要部位地震響應(yīng)（E1地震作用）墩號(hào)部位橫向+豎向反應(yīng)縱向+豎向反應(yīng)MQNMQN(KNm)(KN)(KN)(KNm)(KN)(KN)4號(hào)主墩墩頂15155 2066 6780 121577 3912 7323 墩底112771 2726 10667 119357 4525 11278 承臺(tái)底119930 3466 11554 14362

20、9 5038 12163 樁基最不利5107 717 5433 9949 860 5810 5號(hào)主墩墩頂14176 2091 6872 121190 3252 6809 墩底122487 3049 10256 118293 3571 10113 承臺(tái)底135833 3813 11147 135244 4720 10964 樁基最不利5657 841 5685 9457 832 5539 表5.5 結(jié)構(gòu)各主要部位地震響應(yīng)（E2地震作用）墩號(hào)部位橫向+豎向反應(yīng)縱向+豎向反應(yīng)MQNMQN(KNm)(KN)(KN)(KNm)(KN)(KN)4號(hào)主墩墩頂54385 7760 22095 451492 1

21、4601 23213 墩底489722 10694 34531 464303 16338 36436 承臺(tái)底541400 13343 37754 546479 18151 39659 樁基最不利22267 2537 22671 38059 3070 20520 5號(hào)主墩墩頂45930 7412 22284 395941 12446 22205 墩底461385 11149 32554 436784 12879 32150 承臺(tái)底503209 13736 35731 497988 15483 35177 樁基最不利21248 2627 21218 34940 2705 18995 表5.6 E2

22、地震作用下控制點(diǎn)的位移（線性時(shí)程）結(jié)構(gòu)位置縱橋向（mm）橫橋向（mm）4號(hào)主墩墩頂3192895號(hào)主墩墩頂315274表5.7 時(shí)程法和反應(yīng)譜法分析結(jié)果對(duì)比表（E1地震作用）墩號(hào)部位橫向彎矩比較縱向彎矩比較(KNm)(KNm) QUOTE (KNm)(KNm) QUOTE 4號(hào)主墩墩111028371215771.18墩底1073541127711.051091321193571.09承臺(tái)底1173661199301.021242211436291.16樁頂490851071.04872599491.145號(hào)主墩墩06109223121190

23、1.11墩底1158161224871.061195361182930.99承臺(tái)底1263931358331.071363281352440.99樁頂531156571.07957194570.99由線性時(shí)程法和線性反應(yīng)譜法分析結(jié)果對(duì)比可知，線性時(shí)程分析結(jié)果和線性反應(yīng)譜分析結(jié)果吻合得較好。線性時(shí)程分析結(jié)果基本都比線性反應(yīng)譜分析結(jié)果大，控制截面內(nèi)力計(jì)算結(jié)果差別基本在20%之內(nèi)，滿足公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則第6.5.3條的規(guī)定，即在E1地震作用下，線性時(shí)程法的計(jì)算結(jié)果不應(yīng)小于反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80%。說明時(shí)程法計(jì)算時(shí)選取的三條人工地震波是基本合理的。5.5結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算由線性時(shí)程法和線性反應(yīng)譜法對(duì)比結(jié)果

24、可知，線性時(shí)程分析中控制截面內(nèi)力比線性反應(yīng)譜分析結(jié)果大。因此，本橋抗震驗(yàn)算時(shí)采用線性時(shí)程分析法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算，分析判斷各控制截面在地震作用下是否進(jìn)入彈塑性。本橋主橋結(jié)構(gòu)的抗震驗(yàn)算根據(jù)公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則的抗震驗(yàn)算方法，根據(jù)截面的配筋，采用纖維單元，考慮在恒載和地震作用下的最不利軸力組合對(duì)主墩和群樁基礎(chǔ)最不利單樁的控制截面進(jìn)行了P-M-分析，得出各控制截面的抗彎能力，從而進(jìn)行抗震性能驗(yàn)算。主墩和樁基礎(chǔ)截面的抗彎能力（強(qiáng)度）采用纖維單元法進(jìn)行的彎矩曲率（考慮相應(yīng)軸力）分析確定，將截面混凝土根據(jù)需求劃分為纖維單元束，而單根鋼筋則作為一個(gè)纖維單元。對(duì)已劃分截面進(jìn)行彎矩曲率分析，得出圖5.3所示的彎矩

25、曲率曲線。圖5.3 等效彎矩的計(jì)算示意圖截面等效屈服彎矩實(shí)質(zhì)上是一個(gè)理論上的概念值，是將實(shí)際的截面彎矩曲率曲線按能量等效的原則將其等效為一個(gè)彈塑性曲線。中間的等效屈服彎矩Meq計(jì)算規(guī)則如圖6.5，由陰影部分面積相等求得。其中My為截面相應(yīng)于最不利軸力時(shí)最外層鋼筋首次屈服時(shí)對(duì)應(yīng)的初始屈服彎矩；Meq為相應(yīng)于最不利軸力時(shí)截面等效屈服彎矩；Mu為截面極限彎矩。此外，由于地震為偶然荷載，因而，驗(yàn)算中采用的相應(yīng)的材料強(qiáng)度均為規(guī)范中相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值，不再考慮材料的安全分項(xiàng)系數(shù)。采用纖維單元，對(duì)各控制截面進(jìn)行劃分（如圖5.45.5），應(yīng)用實(shí)際的鋼筋和混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，計(jì)算了各控制截面的彎矩曲率關(guān)系，從而得到各

26、控制截面的初始屈服彎矩My和等效屈服彎矩Meq。圖5.4 主墩驗(yàn)算截面示意圖圖5.5 主墩樁基（2.5m）E1地震作用下，結(jié)構(gòu)校核目標(biāo)是主墩和樁基礎(chǔ)均在彈性范圍內(nèi)工作，其地震反應(yīng)小于初始屈服彎矩；E2地震作用下，結(jié)構(gòu)校核目標(biāo)是主墩、樁基礎(chǔ)可出現(xiàn)微小裂縫，不影響使用，主墩、樁基的地震反應(yīng)小于等效屈服彎矩。主墩和樁基的配筋見表5.8。主墩和樁基的抗震驗(yàn)算見表5.9以及表5.10所示。表5.8主墩和樁基配筋表位置配筋形式全截面配筋率（%）主墩外壁2-28mm15cm內(nèi)壁28mm15cm1.702.5m樁基2-28mm共計(jì)96根1.20表5.9最不利軸力下主墩和樁基初始屈服彎矩驗(yàn)算（E1地震作用）組合

27、工況墩號(hào)位置最小軸力P(kN)彎矩M(kNm)初始屈服彎矩M(kNm)安全系數(shù)恒載(縱向+豎向地震作用)4號(hào)墩墩頂53937 121577 408000 3.36 墩底91193 119357 493300 4.13 樁基17400 9949 28050 2.82 5號(hào)墩墩頂54518 121190 409400 3.38 墩底88721 118293 487800 4.12 樁基16520 9457 27540 2.91 恒載(橫向+豎向地震作用)4號(hào)墩墩頂54480 15155 520400 34.34 墩底91804 112771 627600 5.57 樁基17776 5107 281

28、80 5.52 5號(hào)墩墩頂54455 14176 520400 36.71 墩底88579 122487 618600 5.05 樁基16374 5657 27520 4.86 注：表5.9中，軸力正值表示壓力，負(fù)值表示拉力。表5.10最不利軸力下橋墩、主塔和樁基截面等效屈服彎矩驗(yàn)算（E2地震作用）組合工況墩號(hào)位置最小軸力P(kN)彎矩M(kNm)等效屈服彎矩M(kNm)安全系數(shù)恒載(縱向+豎向地震作用)4號(hào)墩墩頂38047 451492 466900 1.03 墩底66035 464303 537400 1.16 樁基2689 38059 24840 0.65 5號(hào)墩墩頂39122 3959

29、41 469700 1.19 墩底66684 436784 539900 1.24 樁基3064 34940 25120 0.72 恒載(橫向+豎向地震作用)4號(hào)墩墩頂39165 54385 620600 11.41 墩底67940 489722 715200 1.46 樁基538 22267 23160 1.04 5號(hào)墩墩頂39043 45930 620100 13.50 墩底66280 461385 710700 1.54 樁基841 21248 23490 1.11 注：表5.10中，軸力正值表示壓力，負(fù)值表示拉力。由表5.9、5.10可知，在E1地震作用下，主墩和樁基彎矩最不利截面彎矩

30、均小于截面初始屈服彎矩，均保持在彈性范圍之內(nèi)，滿足抗震性能要求；在E2地震作用下，主墩控制截面彎矩安全系數(shù)均大于1，說明主墩只發(fā)生可修復(fù)損傷，滿足抗震性能要求。而樁基在縱橋向彎矩安全系數(shù)小于1，說明樁基已經(jīng)進(jìn)入延性，不滿足結(jié)構(gòu)抗震性能要求。6結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案抗震計(jì)算根據(jù)主橋結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)結(jié)果，主墩承臺(tái)底在縱橋向和橫橋向地震內(nèi)力響應(yīng)相當(dāng)，而基礎(chǔ)布置縱橋向偏弱，因此，綜合判斷，建議主墩基礎(chǔ)由原來的23共6根2.5m樁基改為33共9根2.5m樁基。新修改的樁基示意圖見圖6.1。圖6.1新修改的樁基示意圖6.1線性時(shí)程分析在原來的有限元模型基礎(chǔ)上修改，對(duì)修改的模型進(jìn)行線性時(shí)程分析，E1、E2地震作用下的線性

31、時(shí)程計(jì)算結(jié)果，見表6.1表6.3。表6.1結(jié)構(gòu)各主要部位地震響應(yīng)（E1地震作用）墩號(hào)部位橫向+豎向反應(yīng)縱向+豎向反應(yīng)MQNMQN(KNm)(KN)(KN)(KNm)(KN)(KN)4號(hào)主墩墩頂14910 2127 6459 129492 4284 6546 墩底127341 2982 9898 153590 4663 10414 承臺(tái)底140914 4183 11251 175211 5706 11751 樁頂3950 667 4480 4444 665 4426 5號(hào)主墩墩頂14747 2193 6555 125829 3867 6588 墩底131381 3366 9801 149701

32、4213 9632 承臺(tái)底145670 4506 11168 169929 5690 10988 樁頂4121 688 4123 4322 672 4619 表6.2 結(jié)構(gòu)各主要部位地震響應(yīng)（E2地震作用）墩號(hào)部位橫向+豎向反應(yīng)縱向+豎向反應(yīng)MQNMQN(KNm)(KN)(KN)(KNm)(KN)(KN)4號(hào)主墩墩頂52745 7930 21854 456399 13192 20908 墩底484627 10366 31408 473937 15061 33066 承臺(tái)底535459 16559 36041 535998 19886 37755 樁頂14934 2082 14920 13642

33、 2308 15529 5號(hào)主墩墩頂49044 7750 21765 429759 12177 22078 墩底477460 11321 30630 540499 15065 30720 承臺(tái)底527758 16093 35122 615773 18429 34450 樁頂15060 2204 14950 15582 2215 15570 表6.3 E2地震作用下控制點(diǎn)的位移（線性時(shí)程）結(jié)構(gòu)位置縱橋向（mm）橫橋向（mm）4號(hào)主墩墩頂2772585號(hào)主墩墩頂2732436.2結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算主墩和樁基的配筋與5.5節(jié)相同。主墩和樁基的抗震驗(yàn)算見表6.4以及表6.5所示。表6.4最不利軸力下主墩和樁基初始屈服彎矩驗(yàn)算（E1地震作用）組合工況墩號(hào)位置最小軸力P(kN)彎矩M(kNm)初始屈服彎矩M(kNm)安全系數(shù)恒載(縱向+豎向地震作用)4號(hào)墩墩頂54658 129492 409700 3.16 墩底92002 153590 495100 3.22 樁基12617 4444 25190 5.67 5號(hào)墩墩頂54680 125829 409700 3.26 墩底89143 149701 488700 3.26 樁基11596 4322 24560 5.68 恒載(橫向+豎向地震作用)4號(hào)墩墩頂54745 1491