80m+130m+80m变截面连续梁桥抗震计算

80m+130m+80m变截面连续梁桥抗震计算

陈薇

陈薇

中船第九设计研究院有限公司上海市普陀区200063

摘要：2008年10月1日实施的《公路桥梁抗震设计细则JTG/TB02-01-2008》采用了国际上通行的和我国建筑抗震设计规范“小震不坏、中震可修、大震不倒”的分级设防的抗震理念和思路，对桥梁的抗震设计提出了更高的要求，并引入了延性设计。本文介绍了80m+130m+80m三跨变截面连续梁在E1、E2地震作用下的地震力计算，同时考虑了单中墩和双中墩抗震两种情况。

关键词：常规桥梁；抗震；反应谱法；塑性铰

1.背景

世界上有两个主要地震带：太平洋和欧亚地震带。中国部分地区位于欧亚地震带上，是一个多地震的国家。中国占全世界陆地面积7%，却承受了全球33%的陆地强震。中国几乎所有的省份都发生过6级以上的破坏性地震，根据国家地震局2001年版全国地震区划图统计，计算烈度等于或大于7度的面积达403万平方公里，全国有近半数的城市位于7度或7度以上的地震区。

桥梁是生命线工程中的关键部分，在地震发生后的紧急救援和抗震救灾、灾后恢复重建中具有极其重要的地位。

2.震害分析

上部结构自身因直接的地震动力效应而毁坏的现象极为少见，但因支承连接件失效或下部结构失效等引起的落梁、主梁的移动、扭曲、裂缝等现象，在破坏性地震中常有发生，其中落梁现象最为严重。

地震引起的下部结构破坏主要是桥墩的破坏，一般是从接缝处的轻微断裂开始，继而扩展到四周而造成破坏；素混凝土也会因施工缝而产生断裂。

造成桥墩破坏的原因主要有：⑴设计地震力偏小，造成桥墩设计抗弯强度不足。⑵横向钢筋直径偏小，间距偏大，造成设计抗剪强度不足。⑶构造缺陷，横向箍筋直径偏小，间距过大，不能约束砼和防止纵筋屈曲；纵横筋的锚固长度不足；箍筋端部未做成弯钩。

2008年10月1日实施的《公路桥梁抗震设计细则JTG/TB02-01-2008》（以下简称《08细则》），采用了国际上通行的和我国建筑抗震设计规范“小震不坏、中震可修、大震不倒”的分级设防的抗震理念和思路，引入了延性设计。《08细则》中采用性能设计确定桥梁的设防标准，抗震设计应同时考虑强度和延性，尤其是注重提高桥梁整体和RC桥墩的延性能力。

3.工程实例

某大桥主桥桥型为三跨变截面预应力混凝土连续梁。跨径组合为80m+130m+80m，桥梁截面为单箱双室直腹板箱型截面。中支点梁高8.0m，跨中梁高3.5m。梁底采用二次抛物线线形变化，矢高4.5m。箱梁底宽7.5m，两侧顶板挑臂宽4.35m，顶板全宽16.2m。箱梁顶板厚28cm；底板厚30cm-100cm；腹板厚50-110cm。悬臂板厚20cm-55cm。

下部结构采用实体式桥墩型式。边敦采用7mx2.5m的矩形墩，中墩采用7mx4m的矩形墩。桩基为φ1200钻孔灌注桩布置，桩基持力层选为⑨1层，桩基础按摩擦桩设计。每个中墩下共21根桩，纵桥向布置为三排。每个边墩下共设10根桩，纵桥向布置为两排。

按照地震基本烈度7度设防，设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防类别为B类，高架及匝道桥梁在E1地震作用下，抗震重要性系数为0.5；在E2地震作用下，抗震重要性系数为1.7。

主桥支撑体系采用大吨位球型支座。中墩抗震考虑两种方法：⑴地震力由单个中墩（固定墩）承担。⑵两个中墩与主梁均设抗震销构造，以便两个中墩可共同承担地震作用。

4.计算模型及主要计算结果

4.1内力结果分析

据《08细则》第7.3.4条，塑性铰区域沿顺桥向向抗剪强度为67523kN，满足要求。

5.结论

（1）边墩在E1、E2作用下均处于弹性工作范围内；中墩在E1作用下处于弹性工作范围内，在E2作用下中墩进入塑性工作范围，按能力保护构件计算。

（2）当考虑双中墩抗震时，中墩立柱截面可以进行优化。

参考文献：

[1]《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）.人民交通出版社，2008?北京

[2]《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）.人民交通出版社，2004?北京

[3]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）.人民交通出版社，2004?北京