1、某高速公路的桥梁抗震设计分析摘要：本文作者结合工作经验对某高速公路的桥梁抗震设计进行分析，以期参考交流。 关键词：高速公路；桥梁；抗震设计； 中图分类号： U412.36+6 文献标识码： A 文章编号： 1、工程概况 某高速公路项目路线主要沿河谷布设，桥梁数量较多，但主要以和装配式预应力混凝土连续箱梁桥为主，上部结构采用版通用图，下部结构多采用圆柱式桥墩、柱式或板凳式桥台，桥高在以下，本文主要介绍设计中对这些常规桥梁进行抗震设计的情况。 2、计算模型及主要参数 本项目抗震分析主要依据公路桥梁抗震设计细则（） （以下简称细则 ）进行。根据中国地震动参数区划图 （ ，项目所在区域地震动峰值加速度
2、为，场地特征周期为。根据细则 ，这些常规桥梁均为类桥梁，且进一步判断为规则桥梁，地质条件较好，地基土主要是中密或密实卵石，地基土的比例系数取为。计算采用多振型反应谱法进行，建模采用软件，上部结构采用梁格模型，下部结构采用空间杆系模型，上下部结构之间的连接采用弹性连接，弹簧刚度根据采用的支座按细则计算，桩与土的相互作用采用土弹簧进行模拟，弹簧刚度计算按照公路桥涵地基与基础设计规范进行，并考虑了的动力系数。图、图分别是和两种典型跨径装配式预应力混凝土连续箱梁模型图。 图 1 抗震分析模型（5x20m） 图 2 抗震分析模型(6x25m) 3、分析过程 模型建立后，分别进行和地震作用下的抗震计算，其
3、中墩柱作为延性构件考虑。 3.1 地震作用下的计算 本阶段是弹性计算，计算后应用计算结果对墩柱、盖梁、基础进行强度验算。 3.2 地震作用下的计算 对于矮墩（高宽比） ，计算后应用计算结果对墩柱、盖梁、基础进行强度验算。 对其他桥墩（高宽比） ，按下列过程进行计算。 3.2.1 墩柱 曲线计算 作用下，墩柱往往进入弹塑性阶段，进行这个阶段分析时，墩柱的轴力弯矩曲率曲线（即 曲线）是重要的计算参数。提供 曲线计算功能的程序较多，也提供了这一功能，但需注意的是，计算时采用的约束混凝土本构关系采用的一般是模型，该模型中的混凝土抗压强度参数采用的是圆柱体抗压强度，而我国规范中混凝土强度参数采用的是立方
4、抗压强度，因此计算时一般要乘以的换算系数。本文计算采用的是软件，其中的材料参数均采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （）中的值。 计算中采用的轴力，即“”中的“”值， 细则7.4.4 中规定为“最不利轴力组合” ，此处取为地震作用下最大轴力与恒载轴力的合力。通过计算可以得到形如图 3 的曲线。 图 3 曲线 3.2.2 顺桥向位移验算 根据细则7.4.3 计算其最大容许转角，根据公路桥梁抗震设计细则7.4.7 计算得顺桥向墩顶容许位移。根据 曲线，利用细则6.1.6 式计算得截面有效抗弯惯性矩： 将模型中桥墩的截面抗弯惯性矩用上面计算的结果替代，进行作用下的计算，得墩顶最大顺桥向位移
5、并进行验算。 3.2.3 横桥向位移验算 根据根据 细则7.4.8，采 用对桥墩进行分析，计算得塑性铰达到最大容许转角时的墩顶位移，其即为容许位移。将计算模型中桥墩的截面抗弯惯性矩用截面有效抗弯惯性矩替代，进行作用下的计算，即得墩顶最大横桥向位移并验算。 2.3 能力保护构件计算 根据细则6.8 条、7.3 条进行对墩柱抗剪、盖梁抗弯抗剪，桩基强度进行验算。 2.4 墩柱体积含箍率验算 根据细则8.1.2 条，对塑性铰区域配箍率进行验算。 4、计算结果及配筋设计方案 墩柱的配筋设计可根据静力计算和作用计算结果配置主筋。再以墩柱配筋作为输入进行作用计算和能力保护构件计算，确定墩柱抗剪箍筋和桩基、
6、盖梁主筋和箍筋配置。 经计算发现，对本项目常规桥梁（墩高在以下，跨径、） ，在静力作用和作用下的计算内力较小，所需配置的钢筋较少，大部分按构造配筋即可。 细 则规 定墩柱的最小配筋率为，根据以前用公路工程抗震设计规范 （）计算的经验，该配筋率偏低。参考美国加州（细则中很多计算方法和理论与该规范一致） ，将墩柱配筋率控制在左右，经验算均通过。在根据能力保护原则计算桩基配筋后发现桩基配筋较柱有大幅增加，为便于桩基和柱钢筋的绑扎，在必要时将桩基钢筋每两根一束布置，使其束数与柱主筋一致，但因此增加了桩基主筋数量，鉴于桩基弯矩随深度减弱较快，分批将主筋截断以节约造价。根据上述原则两种典型跨径不同墩高下的
7、配筋设计结果见表 表部分桥梁配筋结果 从上述计算结果中可发现以下规律。 ）在本项目所在区域和公路等级条件下，能力保护构件计算控制构件配筋。 ）由于采用了能力保护构件设计，作为能力保护构件的桩基础，其主筋配置较细则发布前大大增加，配筋率较墩柱大，且墩柱越矮，所需配置的钢筋越多。 3）墩柱箍筋较以前增加很多，有些同样，墩柱越矮，所需配置的箍筋也越多。在细则颁布之前，箍筋往往采用直径或的光圆钢筋，其间距，柱顶底加密区也仅加密为间距。而根据细则能力保护构件计算的箍筋，在塑性铰范围内，需采用直径甚至的螺纹钢筋，间距小至。 5、结语 通过本项目所做的分析及与以前设计的对比发现以下结论。 ） 细则实施后对桥
8、梁的抗震能力进行了有针对性的加强。 ） 细则对于墩柱的抗弯并没有提高要求，以前设计的桥梁墩柱，仍可满足要求。 ）由于采用了能力保护设计原则，能力保护构件的承载能力是根据相邻构件的承载能力确定的，所以墩柱的钢筋配置越多，则桩基的配筋、塑性铰区域箍筋、盖梁配筋就越多。 ）由于墩柱越矮，其承载能力越高，导致越矮的墩柱，其塑性铰区域箍筋及与其相邻的桩基、盖梁配筋就越多。尽管细 则规定矮墩（墩 高直径的墩）不采用能力保护构件设计，但实际计算中发现，未达到矮墩标准，但墩柱很矮，接近矮墩的桥墩，按照能力保护构件设计，其桩基配筋和塑性铰区域箍筋过多，甚至很难满足构造要求。参考文献： 公路桥梁抗震设计细则 公路桥涵地基与基础规范 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 张树仁，等钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理 北京：人民交通出版社，
