抗震计算书—铜川至黄陵计算书

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1、国家高速公路_至_线(G65)陕西境_至黄陵高速公路抗 震 计 算 书计算人:复核人:20_.8一:工程概况1.1桥梁工程概况铜黄线是连接陕北与关中的重要通道之一，同时也是一条具有重要政治，经济和国防意义的干线公路，也是XX省公路网主骨架的组成部分，铜黄线桥梁是这条高速公路的咽喉，桥梁形式有预制箱型桥梁，刚构桥梁。本计算书主要适用于预制箱型梁桥。预制箱梁分为40米，30米，20跨径分别计算，并且跨径以5跨一联，4跨一联，3跨一联分别计算，桥墩以圆柱墩分别计算。计算假设桥墩高度一样，对于高度相差较大，进行单独计算。1.2桥址区地址灾害评估_至黄陵高速公路共穿越两个地震区，6度区和7度区，按照规范

2、只进行7度区的计算，六度区无需计算。七度区的建筑场地类别认为是类场地。二，桥梁抗震分析理论2.1 抗震反映谱分析理论反映谱方法使目前抗震设计中E1阶段的主要方法，反映谱方法用于抗震设计包括两个步骤:第一步是根据强震记录统计用于设计的地震动反映谱，第二步是将结构震动方程进行振型分解，将物理坐标用广义坐标表示，而广义坐标的最大值由第一步中的设计反映谱求得，最后，反映谱的最大值可通过适当的方法将各振型反映的最大值组合起来。对于广义线性单自由独体系:该体系的相对位移,相对速度和绝对加速度反应为:式中，通过数值积分可以得到的时间过程，并从中找到他们各自的最大值:他们分别称为阻尼比，自振频率相对应的相对位

3、移，相对速度，和绝对加速度反映谱值。对与确定的的阻尼比，变动频率，可以得到三条曲线，即为地震反映谱曲线。一般情况下阻尼比很小，所以经常忽略小阻尼的影响，这样得到的相对速度和绝对加速度反映谱分别称为拟相对速度反映谱和拟绝对加速度反映谱。由振型分解法可以将多自由度线性振动体系分解为多个独立的广义单自由度振子。广义单自由度振子的最大反映可以由反映谱查到。但是一般单自由度振子的最大反映不会同时发生，因此需要以适当的方式将他们组合起来，以得到反映量最大值的近似值。如CQC法，SRSS法。由于我们都是单方向输入地震波的，所以采用规范推荐的SRSS方法。2.2时程分析计算理论对于外力作用下振动体系的运动方程

4、为:式中: 分别为系统的总体质量矩阵，阻尼矩阵和刚度矩阵，对应于自由度的广义坐标列阵，P为外荷载，时程分析法，有两种计算方法，一种为振型叠加法，一种为逐步积分法，第一种方法一般适用于弹性时程分析法，边界和连接非线性分析方法，对于地震E2，桥墩大部分已经进入塑性阶段，所以我们本计算采用逐步积分法。在利用数值方法逐步积分时，把反映的时程划分为短的，相等时段，对于每一个时段，按线性体系来计算其反映。其增量运动微分方程组为:计算过程中，在每个时间段，假设位移，速度，加速度之间有一个合理的关系，由此三个未知量表示的方程，就转化为只含一个未知量的方程，但是如果时间段取得不是很合理，就会出现计算无法收敛，从

5、而导致计算失败，为此，我们本计算采用New-Mark法中的常加速度无条件收敛方法计算。计算分析中忽略肋桩基础的作用，采用墩底与地面固结分析桥梁的地震相应。2.3支座刚度计算式中:板式橡胶支座的动剪切模量(KN/M2), 橡胶制作的剪切面积(m2)橡胶层的总厚度(m)本计算过程中板式橡胶支座用线性弹簧模拟，活动支座忽略支座磨阻力的影响，认为顺桥向为自由活动。三，预制箱梁有限元建模与分析计算参数选取3.1 有限元模型建立对于预制段桥梁采用两种计算模式进行计算受力分析，由于计算机很难实现全桥弹塑性分析，并且墩高几乎一样，所以采用单墩模型简化计算。模型1:40米跨径3孔一连40米跨径4孔一连30米跨径

6、3孔一连30米跨径4孔一连30米跨径5孔一连20米跨径3孔一连20米跨径4孔一连20米跨径5孔一连模型约束条件如下:1.桥墩在承台定签固。2，墩顶处主梁和盖梁弹性连接。弹性系数由规范公式计算。3，四氟滑板支座顺桥向认为是自由活动。此模型主要用于E1反映谱分析，模型2: 20米截面纤维划分 20米跨经计算模型 30米截面纤维划分 30米跨经计算模型 40米截面纤维划分 40米跨经计算模型模型约束条件如下:1.桥墩在承台定签固。2，墩顶处主梁和盖梁弹性连接。弹性系数由规范公式计算。3，上部恒载以集中力的形式加到箱梁形心处的节点上。此模型主要用于E2弹塑性分析3.2反映谱分布根据规范反映谱最大值:式

7、中:抗震重要性系数，这里按规范取值为0.5 场地系数，这里为二类场地，取值为1.0 阻尼调整系数，这里取值为1.0A水平向设计基本地震动峰值加速度，取值为0.15gTg场地特征值周期,取值为0.45根据公式可以求得=0.16875g以上为7度区在E1作用下地震反映谱曲线(阻尼比位0.05)3.3动态时程分析在E2 作用下，桥梁墩台基本已经进如塑性状态，所以在E2地震作用下，我们采用弹塑性分析，地震波采用老西铜线的地震波，通过用傅立叶变换后调整的地震波以下为七度区我们采用的地震波:第一时程波第二时程波 第三时程波以上三条波形为经过调整后的波形，横轴为时间，竖轴为地震波振幅四，有限元计算及其结果正

8、如前面模型所示，这里所有的计算都是梁单元为计算单元材料取值，上部结构为C50号混凝土，下部统一为C30号混凝土，容重为25KN/M2。根据规范要求，结构分析中对应于振型的有效质量总和要占总质量的90%以上，故计算过程中，对于每种模型反映谱计算共计算了30种振型，因为模型种类太多，下面就不一一列举每种模型振型形状。E1用反映谱计算，E2 用时称分析计算，与反映谱不同的是时称分析人为的在桥墩上设置弹塑性角，对于一般桥梁而言，只需验算在地震作用下弹塑性角是否达到最大值，对于规则桥梁也可用验算墩顶位移，作为是否满足规范要求的依据，横桥向同理，本计算大部分已塑性曲率作为判断依据。七度区计算5.2 33.

9、5米路基宽度根据抗震细则，我们抗震计算，分为两部分，第一部分为，小震即E1计算，第二部分大震即E2 计算，以下分别计算:5.2.1 E1计算新规范 (E1)跨径柱高(M)截面直径配筋横桥向(RNd/Nn)顺桥向(RNd/Nn)备注20211.541*250.7280.7593孔一联211.541*250.7060.7834孔一连 211.541*250.6990.7045孔一连161.435*250.6280.8483孔一连 161.435*250.6080.7824孔一连161.435*250.6010.7635孔一连121.333*250.5190.8583孔一连 121.333*250.

10、5010.8254孔一连121.333*250.4990.8065孔一连30151.531*280.6050.8433孔一连 151.531*280.5730.8054孔一连151.531*280.5570.7865孔一连251.845*280.7240.8573孔一连 251.845*280.7080.8274孔一连251.845*280.7050.8135孔一连352.167*280.7470.8643孔一连 352.167*280.7210.8194孔一连352.167*280.7150.7985孔一连40151.737*280.5220.7933孔一连 151.737*280.5140

11、.7554孔一连251.8*1.819*2813*280.8870.8983孔一连251.8*1.819*2813*280.8380.8574孔一连302.0*2.022*2815*280.8980.8973孔一连302.0*2.022*2815*280.8660.8604孔一连252.051*280.6840.8483孔一连 252.051*280.6390.8154孔一连302.258*280.7030.8483孔一连 302.258*280.6720.8184孔一连以上为按照反映谱计算的结果，其中RNd为按照反映谱计算的截面内力，RN为根据截面配筋计算出来的配筋，RN计算方法同常规的柱截

12、面极限承载力计算方法一致，两比值只要小于1我们就认为结构是安全的。5.2.2 20米跨径E2计算 对于顺桥向而言，我们只在桥墩墩底设置塑性角柱高(M)截面形式配筋()最大塑性曲率(RAD/M)最大墩顶位移(M)规范曲率 规范位移(M)备注21 1.541*250.0037330.2340.01310.581第一时程波16 1.435*250.0058750.2490.01410.35312 1.333*250.0082820.1410.01480.257211.541*250.0034290.2250.01310.581第二时程波16 1.435*250.0046150.2460.01410.

13、35312 1.3 33*250.0077480.1340.01480.25721 1.541*250.0042660.2590.01310.581第三时程波16 1.435*250.0078750.2980.01410.35312 1.333*250.0085240.1430.01480.25721米高，1.5米直径 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波滞回曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线16米高，1.4米直径 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波滞回曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线1

14、2米高，1.3米直径第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线对于横桥向而言，我们在桥墩墩底和墩顶设置塑性角柱高(M)截面形式配筋()最大塑性曲率(RAD/M)最大墩顶位移(M)规范曲率 规范位移(M)备注21 1.541*250.0027890.1350.01180.355第一时程波16 1.435*250.0033680.08260.01250.29512 1.333*250.0033530.1410.01310.160211.541*250.0022880.1170.01180.355第二时程波16 1.435*250.0031590.08050.01250.2

15、9512 1.3 33*250.0037050.1340.01310.16021 1.541*250.0026030.1330.01180.355第三时程波16 1.435*250.0037470.08740.01250.29512 1.333*250.0046180.1430.01310.16021米高，1.5米直径第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波滞回曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线16米高，1.4米直径 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波滞回曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线12

16、米高，1.3米直径第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波滞回曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线抗剪计算:一下图形都是对用箍金直径为1.2cm,间距为0.1m，轴力最大时对应的M-曲线。20米高，1.5米直径 墩底面对应的M-曲线 墩顶面对应的M-曲线16米高，1.4米直径 墩底面对应的M-曲线 墩顶面对应的M-曲线12米高，1.3米直径 墩底面对应的M-曲线 墩顶面对应的M-曲线柱高截面形式配筋()剪力设计值(KN) 结构抗力(KN) 配筋率211.541*25639.8741.20.002735161.435*25748.95679.060.

17、002909161.435*25748.95883.980.003960121.333*25856.70616.290.003106121.333*25856.71024.560.005522注:因为横桥向存在两个塑性角区域，所以横桥向名义剪力大于顺桥向名义剪力，所以这里只给出了横桥向计算结果，结果偏于安全。5.2.3 30米跨径计算对于顺桥向而言，我们只在桥墩墩底设置塑性角柱高(M)截面形式配筋()最大塑性曲率(RAD/M)最大墩顶位移(M)规范曲率 规范位移(M)备注15 1.531*280.0040950.1450.01120.313第一时程波25 1.845*280.0033680.2

18、710.009950.66935 2.167*280.0022580.3610.008521.041151.531*280.0038630.1410.01120.313第二时程波25 1.845*280.0036240.2970.009950.66935 2.167*280.0021130.3680.008521.04115 1.531*280.0077110.1920.01120.313第三时程波25 1.845*280.0030330.2700.009950.66935 2.167*280.0025630.3490.008521.04115米高，1.5米直径 第一时程波滞回曲线 第二时程波

19、滞回曲线 第三时程波滞回曲线第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线25米高，2.1米直径 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线 第三时程波滞回曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线35米 2.1米直径 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线 第三时程波滞回曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线对于横桥向而言，我们在桥墩墩底和墩顶设置塑性角柱高(M)截面形式配筋()最大塑性曲率(RAD/M)最大墩顶位移(M)规范曲率 规范位移(M)备注15 1.531*280.0027830.07480.00

20、9800.230第一时程波25 1.845*280.0022640.14960.008000.37535 2.167*280.0014750.19000.007150.610151.531*280.0027010.07410.009800.230第二时程波25 1.845*280.0018580.12710.008000.37535 2.167*280.0012580.15930.007150.61015 1.531*280.0031520.08040.009800.230第三时程波25 1.845*280.0018160.13450.008000.37535 2.167*280.001676

21、0.20010.007150.61015米高，1.5米直径 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波墩顶位移曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线25米高，1.81米直径 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波墩顶位移曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线35米高，2.1米直径 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波墩顶位移曲线第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线抗剪计算:一下图形都是对用箍金直径为1.2cm,间距为0.1m，轴力最大时对应的M-曲线。35米高墩，

22、2.1米直径 25米高，1.8直径 15米高，1.5米直径墩底面对应的M-曲线 墩顶面对应的M-曲线柱高截面形式配筋()剪力设计值(KN) 结构抗力(KN) 配筋率352.167*281201.581149.260.002011352.167*281201.581839.110.003575251.845*281022.88939.070.002318251.845*281022.881523.330.004121151.531*281041.04741.280.002735151.531*281041.041219.940.004863注:因为横桥向存在两个塑性角区域，所以横桥向名义剪力大于

23、顺桥向名义剪力，所以这里只给出了横桥向计算结果，结果偏于安全。5.2.4 40米跨径计算对于顺桥向而言，我们只在桥墩墩底设置塑性角柱高(M)截面形式配筋()最大塑性曲率(RAD/M)最大墩顶位移(M)规范曲率 规范位移(M)备注15 1.737*280.004780.13970.011090.309第一时程波25 2.051*280.001790.19830.0093050.628302.251*280.001600.20800.0085150.799251.8*1.819*2813*280.001560.17480.016390.80630 2.0*2.022*2815*280.001540

24、.19660.014731.00415 1.737*280.003890.12650.011090.309第二时程波25 2.051*280.001730.19360.0093050.628302.251*280.001600.20610.0085150.799251.8*1.819*2813*280.001490.17310.016390.80630 2.0*2.0222815*280.001440.19110.014731.00415 1.737*280.004350.13940.011090.309第三时程波25 2.051*280.002740.24500.0093050.628302

25、.251*280.002360.25330.0085150.799251.8*1.819*2813*280.002160.21330.016390.80630 2.0*2.022*2815*280.001880.22340.014731.00415米高，1.7米直径 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波滞回曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线 25米高，2.0米直径 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波滞回曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线30米高，2.2米直径第三时程波墩顶位移曲线 第一时程

26、波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波滞回曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线25米高，1.8*1.8米 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波滞回曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线 30米高，2.0*2.0米 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波滞回曲线对于横桥向而言，我们在桥墩墩底和墩顶设置塑性角柱高(M)截面形式配筋()最大塑性曲率(RAD/M)最大墩顶位移(M)规范曲率 规范位移(M)备注15 1.737*280.0021090.059720.0099590.125第一时程波25 2.

27、051*280.0012130.096390.0085390.255302.251*280.0012730.12110.0077010.340251.8*1.819*2813*280.0011430.088380.014220.45530 2.0*2.022*2815*280.0011290.10290.012620.56715 1.737*280.0025510.063180.0099590.125第二时程波25 2.051*280.0013310.10190.0085390.255302.251*280.0012360.11090.0077010.340251.8*1.819*2813*2

28、80.0012580.097850.014220.45530 2.0*2.0222815*280.0013310.11570.012620.56715 1.737*280.0025350.066620.0099590.125第三时程波25 2.051*280.0013100.099440.0085390.255302.251*280.0015540.12420.0077010.340251.8*1.819*2813*280.0011800.093780.014220.45530 2.0*2.022*2815*280.0011500.10480.012620.56715米高，1.7直径 第一时程

29、波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波滞回曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线 25米高，2.0直径 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波滞回曲线第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线 30米高，2.2直径 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波滞回曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线 25米高，1.8*1.8方柱墩 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波滞回曲线第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线 25米高，2.0*2.0

30、方柱墩 第一时程波滞回曲线 第二时程波滞回曲线第三时程波滞回曲线 第一时程波墩顶位移曲线 第二时程波墩顶位移曲线第三时程波墩顶位移曲线 抗剪计算:一下图形都是对用箍金直径为1.2cm,间距为0.1m，轴力最大时对应的M-曲线。15米高墩，1.7米直径 25米高墩，2.0米直径 30米高墩，2.2米直径 25米高墩，1.8*1.8方柱 30米高墩，2.0*2.0方柱 柱高截面形式配筋()剪力设计值(KN) 结构抗力(KN) 配筋率151.737*281341.36871.7650.002442151.737*281341.361420.220.004342252.051*281247.04107

31、7.820.002104252.051*281247.041732.460.003740302.251*281237.21222.080.001926302.251*281237.21947.120.003139251.8*1.819* 2813* 281401.21581.20.00449302.0*2.022* 2815* 281536.21804.970.004022注:因为横桥向存在两个塑性角区域，所以横桥向名义剪力大于顺桥向名义剪力，所以这里只给出了横桥向计算结果，结果偏于安全。结 论跨径柱高(M)截面直径配筋备注20121.333*25161.435*25211.541*2530151.531*28251.845*28352.167*2840151.737*28252.051*28302.258*28251.8*1.819*2813*28302.0*2.022*2815*28以上为按照抗弯承载力确定的截面尺寸和配筋，箍筋配筋率查阅每一跨经具体计算结果确定。