反應(yīng)譜法在橋梁抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

反應(yīng)譜法在橋梁抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1主河道、橋臺(tái)、平臺(tái)建設(shè)該項(xiàng)目位于廣東省石岐區(qū)岐港片區(qū)。廣豐工業(yè)路（石岐路）貫穿南六涌，寬約38米。根據(jù)水利及航道部門技術(shù)要求,南六涌無(wú)通航要求,水位受水系的水閘控制,設(shè)計(jì)洪水位取2.3m。根據(jù)現(xiàn)狀河道走向、地形及周邊環(huán)境,擬建橋梁與主河道斜交,約成30度角。橋跨布置為3×16m預(yù)應(yīng)力砼簡(jiǎn)支空心板梁橋,共兩幅,每幅橋?qū)?0m。下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式橋墩,直徑1m的柱接1.2m的鉆孔灌注樁,橋臺(tái)采用薄壁式臺(tái),樁基礎(chǔ),臺(tái)前設(shè)4m長(zhǎng)的M7.5漿砌片石鋪砌,臺(tái)后用碎石與粗砂混合料回填。擬建橋梁兩側(cè)均有水泥路到達(dá)場(chǎng)地,交通較方便,原始地貌單元為珠江三角洲海陸交互沉積平原,地形開(kāi)闊,無(wú)池塘、坑道、土洞等不良地質(zhì)。區(qū)域內(nèi)水網(wǎng)密布,地表水系發(fā)育,地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)腐蝕性。2設(shè)計(jì)環(huán)境類別安全等級(jí):二級(jí);設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期:100年;環(huán)境類別:Ⅰ類環(huán)境;設(shè)計(jì)速度:50;設(shè)計(jì)荷載:公路-Ⅰ級(jí);凈空:無(wú)通航凈空要求;地震動(dòng)峰值加速度:0.1g。3結(jié)構(gòu)加載值3.1恒載橋墩的布置橋梁永久荷載考慮上部板梁自重及二期恒載,二期恒載包括橋面鋪裝和欄桿等,以均布荷載形式加載,合計(jì)95.4KN/m。下部橋墩自重。混凝土容重取26kN/m3,計(jì)算時(shí)將荷載轉(zhuǎn)化為質(zhì)量。3.2《抗震準(zhǔn)則》第16條第2款規(guī)定根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001)、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)等相關(guān)資料,本項(xiàng)目區(qū)域地震基本烈度Ⅶ度(加速度取0.10g)。按《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖(GB18306-2001)》表3.1.2判定本橋梁按照B類橋梁進(jìn)行抗震設(shè)防設(shè)計(jì)。本橋所在地抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度,場(chǎng)地類型為Ⅱ類,根據(jù)《抗震細(xì)則》的9.3.6條規(guī)定:“混凝土梁橋、拱橋的阻尼比不宜大于0.05”,因此在這里取阻尼比為0.05。按《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》6.1.3,本橋?qū)儆谝?guī)則的常規(guī)橋梁,抗震分析采用多振型反應(yīng)譜法,水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜S由下式(規(guī)范5.2.1)確定:式中:Tg—特征周期(s)T—結(jié)構(gòu)自振周期(s)Smax—水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜最大值Ci—抗震重要性系數(shù)Cs—場(chǎng)地系數(shù)Cd—阻尼調(diào)整系數(shù)A—水平向設(shè)計(jì)基本地震加速度峰值反應(yīng)譜擬合的相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1:4s1地震作用永久作用,主要考慮:上部結(jié)構(gòu)重力(恒載)、預(yù)應(yīng)力作用、土壓力。地震作用,地震動(dòng)作用以及地震土壓力。E1地震作用:永久作用+地震作用;E2地震作用:永久作用+地震作用+支座摩阻力;4.1橋整體有限元模型本次計(jì)算選取Midas/Civil2013有限元軟件,建立全橋整體有限元模型,考慮結(jié)構(gòu)整體抵抗縱、橫向地震作用的影響,模態(tài)組合采用CQC法。利用軟件土彈簧工具模擬樁-土之間的相互作用,以達(dá)到最大限度真實(shí)的模擬下部樁基礎(chǔ);全橋模型如圖4所示:5計(jì)算5.1e3000橫橋向彎矩變化根據(jù)計(jì)算結(jié)果,在最不利荷載組合工況下,E1地震順橋向彎矩包絡(luò)圖及最大受力情況如圖5和表2所示。從橋墩順橋向驗(yàn)算結(jié)果表中可以看出在E1地震作用下:橋墩強(qiáng)度滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,在最不利荷載組合工況下,E1地震橫橋向彎矩包絡(luò)圖及最大受力情況如圖6和表3所示。從橋墩橫橋向驗(yàn)算結(jié)果表中可以看出在E1地震作用下:橋墩強(qiáng)度滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。5.2墩柱抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/TB02-01-2008))第7.3.4條進(jìn)行墩柱順橋向、橫橋向斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算。柱頂、底塑性加密區(qū)箍筋采用直徑14mm鋼筋,間距8cm;根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以看出,墩柱塑性鉸區(qū)域斜截面抗剪強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。5.3墩頂水平位移在E2地震作用下,屬于規(guī)則類的常規(guī)橋梁可按下式驗(yàn)算橋墩墩頂位移:式中:E2地震作用下,墩頂?shù)捻槝蛳蚝蜋M橋向水平位移按抗震規(guī)范第6.7.6條計(jì)算,Δduf03dCuf064。計(jì)算結(jié)果如表4所示。計(jì)算表明,E2地震作用墩頂位移滿足要求,墩柱塑性鉸區(qū)域的塑性變形能力滿足規(guī)范要求。6結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全設(shè)計(jì)通過(guò)進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元分析表明,在規(guī)