1、1一、工程概况K16+930 桥位于楚雄连汪坝至南华县城一级公路 3 合同双坝段，为主线上跨箐沟而设。孔跨布置为 19 孔 30m 结构连续预应力混凝土箱形梁桥。本桥平面分别位于圆曲线(起始桩号:K16+633.96，终止桩号:K16+710.207，半径:1000m，右偏) 、缓和曲线(起始桩号:K16+710.207，终止桩号:K16+855.207，参数A:380.789，右偏)、直线(起始桩号:K16+855.207 ，终止桩号:K17+063.157) 和缓和曲线(起始桩号:K17+063.157，终止桩号:K17+210.04 ，参数 A:498.15，左偏)上，纵断面纵坡-1%
2、；墩台径向布置。采用 4、5 孔一联连续结构，按半幅计全桥共设 8 联，全桥共设 10 道伸缩缝。上部构造为 30m 预应力混凝土箱形梁。下部为钢筋混凝土盖梁，双柱方墩、挖孔灌注桩基础，根据实际地质情况，113 号墩按摩擦桩设计。上部箱梁采用强度等级 C50 混凝土；双柱式桥墩盖梁、墩柱、系梁、桩基采用 C30 混凝土。根据中国地震动参数区划图 （GB18306-2001）及 云南省地震动峰值加速度区划图、 云南省地震动反应谱特征周期区划图 ，桥位处中硬场类场地，地震动峰值加速度值为0.15g，地震动反应谱特征周期为 0.45s，地震基本烈度值为 度，分组为第二组。本计算书对大桥左幅第二联进行
3、计算，桥型布置图如下图所示。2图 1.1 桥型布置图图 1.2 桥墩断面示意图2、自振特性分析全桥有限元计算模型示于图 2.1，从左到右依次是 5 号墩、6 号墩、7 号墩、8 号墩，7号墩为固定墩。其自振周期及相应振型列于表 2.1，示于图 2.2。图 2.1 有限元模型3表 2.1 自振特性一览表模态号 频率/Hz 周期/s 1 0.425726 2.3489272 1.143499 0.8745093 1.261916 0.7924464 1.277688 0.7826635 1.322891 0.755926 1.866331 0.535811第一阶振型 第二阶振型第三阶振型 第四阶振
4、型第五阶振型 第六阶振型图 2.2 振动模态三、地震输入E1、E2 水准地震时，均按反应谱输入。E1、E2 反应谱函数分别如下图 3.1、3.2 所示。4桥位处中硬类场地，地震动峰值加速度值为 0.15g，地震动反应谱特征周期为 0.45s，地震基本烈度值为度。图 3.1 E1 反应谱输入函数5图 3.2 E2 反应谱函数4、抗震性能验算4.1 E1 作用下桥墩的抗震强度验算桥墩截面尺寸如图 4.1 所示。图 4.1 桥墩截面4.1.1 E1 作用下桥墩抗压能力验算5 号墩底单元截面使用阶段正截面轴心抗压承载能力验算:1)、截面偏心矩为 0,做轴心抗压承载力验算: 0Nd =4243.9kN
5、Nn = 0.90(fcdA+fsdAs)=0.901.00(13.804680000.00+330.0057909.60) = 75324.8kN 0Nd 0.90(fcdA+fsdAs)，轴心受压满足要求。2)、5 号墩底单元 Fx 最小时(My)的偏心受压验算:= 7976381198.40/4243954.36 = 1879.47 mm 0= /6=1.001879.47+2600.00/2-76.00 = 3103.47 mm = 0+/2=1.001879.47+76.00-2600.00/2 = 655.47mm = 0+/2Nd =4738.7kN， = 4738.7kN. 0
6、=4243.9kNm， 0Nde =4243.9kNm0假定大偏压,对 0N0 作用点力矩取零,得到 x 计算的方程为: fcdb/2x2 +fcdb(e-h0)x +fcd(bf-b)hf(e-h0+hf/2)-fsdAse+fsdAse = 0求得 x =527.39 mm.= x/h0 = 0.21Nn =fcdbx+fsdAs- sAs=13.801800.00527.39+330.0013673.10-330.0013673.10 = 13100.3kNNne = fcdbx(h0-x/2)+(bf-b)hf(h0-hf/2)+fsdAs(h0-as) =40656.3kNm综上，N
7、 n 取 13100.3kN0Nd Nn, 偏心受压满足验算要求 。3)、5 号墩底单元 My 最大时的偏心受压验算:= 7976381198.40/4243954.36 = 1879.47 mm 0= /=1.001879.47+2600.00/2-76.00 = 3103.47 mm = 0+/2=1.001879.47+76.00-2600.00/2 = 655.47mm = 0+/2Nd =4738.7kN， = 4738.7kN. 0=4243.9kNm， 0Nde =4243.9kNm0假定大偏压,对 0N0 作用点力矩取零,得到 x 计算的方程为: fcdb/2x2 +fcdb(
8、e-h0)x +fcd(bf-b)hf(e-h0+hf/2)-fsdAse+fsdAse = 0求得 x =527.39 mm.= x/h0 = 0.21Nn =fcdbx+fsdAs- sAs=13.801800.00527.39+330.0013673.10-330.0013673.10 = 13100.3kNNne = fcdbx(h0-x/2)+(bf-b)hf(h0-hf/2)+fsdAs(h0-as) =40656.3kNm综上，N n 取 13100.3kN0Nd Nn, 偏心受压满足验算要求 4)、5 号墩底单元 My 最小时的偏心受压验算:7e0 = Md/Nd =79042
9、51156.27/13165137.54 = 600.39 mme = e0+h/2-as =1.00600.39+2600.00/2-76.00 = 1824.39 mme = e0+as-h/2=1.00600.39+76.00-2600.00/2 = -623.61 mmNd =13165.1kN, 0Nd =13165.1kN. 0Nde = 24018.4kNm， 0Nde = -8209.9kNm假定大偏压,对 0N0 作用点力矩取零,得到 x 计算的方程为:fcdb/2x2 +fcdb(e-h0)x +fcd(bf-b)hf(e-h0+hf/2)-fsdAse+fsdAse =
10、0求得 x =1873.83 mm.此时 x bh0,为小偏压,应重新计算 x : 取对 0N0 作用点力矩为零的条件,得到 x 计算的方程为: fcdb/2x2 +fcdb(e-h0)x+fcd(bf-b)hf(e-h0+hf/2) +(cuEsAse-fsdAse)x-cuEsh0Ase = 0 求得 x = 1529.00 mms= cuEs(h0/x-1) =0.0033200000.00(0.802524.00/1529.00-1) = 211.60= x/h0= 0.61Nn =fcdbx+fsdAs- sAs= 13.801800.001529.00+330.0013673.10
11、-211.6013673.10 = 39599.2kNNne = fcdbx(h0-x/2)+(bf-b)hf(h0-hf/2)+fsdAs(h0-as) =77872kNm重新计算 e1 = h/2-e0-a=623.61 mm综上，N n 取 39599.2kN0Nd Nn, 偏心受压满足验算要求 。表 4.1 E1 作用下桥墩承载力验算墩号 类型 x(mm) rNd(kN) e(mm) e(mm) Nn(kN) rNd Nn 是否通过验算偏心 Fxmin(My) 0.5274 4243.954 3.1035 0.6555 13100.29 是 是偏心-M ymax 0.5274 4243
12、.954 3.1035 0.6555 13100.29 是 是偏心 -Mymin 1.529 13165.14 1.8244 -0.6236 39599.18 是 是5轴心-F xmin 0 4243.954 0 0 75324.75 是 是偏心 Fxmin(My) 0.1064 1476.094 6.6223 4.1843 2629.016 是 是偏心-M ymax 0.1064 1476.094 6.6223 4.1843 2629.016 是 是偏心 -Mymin 1.5756 14780.35 1.7603 -0.6777 41155.51 是 是6轴心-F xmin 0 1476.0
13、94 0 0 75101.19 是 是偏心 Fxmin(My) 0.0863 1708.189 7.5556 5.1326 2130.069 是 是偏心-M ymax 0.0863 1708.189 7.5556 5.1326 2130.069 是 是偏心 -Mymin 1.4096 14800.4 1.9415 -0.4815 35751.17 是 是7(固定)轴心-F xmin 0 1708.189 0 0 74765.85 是 是8 偏心 Fxmin(My) 0.5129 4172.164 3.0843 0.6735 12739.28 是 是8偏心-M ymax 0.5129 4172.
14、164 3.0843 0.6735 12739.28 是 是偏心 -Mymin 1.5054 13308.46 1.8001 -0.6107 39004.57 是 是轴心-F xmin 0 4172.164 0 0 74493.11 是 是4.1.2 E1 作用下桥墩受弯承载力验算5 号墩桥墩截面承载力：mkN1853 )2/.1574(2.1563.4)712(.602(M00u xhbfahAfcdssd桥墩墩底最大弯矩 Mmax=5419 kNmM u=11021kNm，满足设计规范。6 号墩桥墩截面承载力： mkN1847 )2/.1574(2.15603.4)712(.302( 00
15、u xhbfahAfcdssd7 号墩桥墩截面承载力： k1846 )2/.1574(2.15903.4)7612(.302(M 00u xhbfahAfcdssd8 号墩桥墩截面承载力： mkN18372 )2/.1574(2.1573.4)7612(.602( 00u xhbfahAfcdssd5 号墩、6 号墩、7 号墩、8 号墩计算结果见下表：表 4.2 E1 地震作用下桥墩弯矩验算墩号 墩底弯矩Mmax(kNm)Mu (kNm) Mmax Mu 是否通过验算5 8230 18513 是 是6 8266 18474 是 是7 7941 18416 是 是8 8108 18372 是 是
16、因此，桥墩在 E1 水准地震作用下，墩底的最大弯矩小于桥墩的初始屈服弯矩，桥墩处于弹性状态，桥墩满足公路桥梁抗震细则的 E1 条件下抗震设防要求。4.1.3 E1 作用下桥墩抗剪能力验算5 号墩最大容许剪力=0.19.05260330.00/10.00 = 7763.2 kN=0.190.067 =0.067 kN 20.140343.04=12118.29 所以 Vs=7763.2KN KN3.6952).7398.321.02.(85.0) seccu VAf在 E1 作用下桥墩最大剪力 V=671kN 故满足设计规范。=6952.3，表 4.3 E1 地震作用下桥墩剪力验算墩号 墩底剪力
17、 Vmax(kN)Vu (kNm) Vmax Vu 是否通过验算5 401 6952.3 是 是6 404 6925.5 是 是7 386 6852.5 是 是8 394 6852.5 是 是4.2.1 E2 作用下位移验算与塑性铰转动能力验算1)、墩顶位移的验算图 4.2 5 号墩轴力弯矩曲率曲线5 号墩墩顶容许位移桥墩截面弯矩曲率曲线如上图 4.2 所示由上图的弯矩曲率曲线可知y=0.0015 u=0.039 Lp=0.08H+0.022fyds=0.083270.35+0.0224003.2=289.7cm0.044fyds=56.32cmLp=2/3b=2/3180=120cm 因此
18、Lp=120cm=1.2m塑性铰区域最大容许转角：=1.2(0.039-0.0015)/2=0.0225Kuyup/)(=1/332.703520.0015+(32.7035-1.2/2)0.0225=1.25muLHp)2(231d=0.186 u 故满足设计规范10图 4.3 6 号墩轴力弯矩曲率曲线6 号墩墩顶容许位移桥墩截面弯矩曲率曲线如上图 4.3 所示由上图的弯矩曲率曲线可知y=0.00158 u=0.037 Lp=0.08H+0.022fyds=0.083225.9+0.0224003.2=286.2cm0.044fyds=56.32cmLp=2/3b=2/3180=120cm 因此 Lp=120cm=1.2m塑性铰区域最大容许转角：=1.2(0.037-0.00158)/2=0.0214Kuyup/)(=1/332.25920.00158+(32.259-1.2/2)0.0214=1.23muLHp)2(231d=0.183 u 故满足设计规范图 4.4 7 号墩轴力弯矩曲率曲线7 号墩墩顶容许位移桥墩截面弯矩曲率曲线如上图 4.4 所示由上图的弯矩曲率曲线可知y=0.00159 u=0.037 Lp=0.08H+0.022fyds=0.083161.5+0.0224003.2=281cm0.044fyds=56.32cmLp=2/3b=2/3180=120cm
