桥梁抗震计算实例分析

桥梁抗震计算实例分析

俞文翔

（苏州同尚工程设计咨询有限公司,江苏苏州215000）

摘要：桥梁是交通生命线工程中重要组成部分，地震作为我国主要的自然灾害类型，一旦发生就可能造成极大的破坏，道路桥梁是抗震救灾的重要通道，必须具备较强的抗震性能。我国地震时常发生，震害强烈，破坏力大。因此，对于我国的公路桥梁工程建筑来说，必须要加强防震措施，减少地震带来的损失。我国安全防灾等相关部门要不断加强公路桥梁质量规范和设计，增进抗震措施的理论发展和实践技术，来保障人民财产在地震灾害中不受较大的损失。

关键词：桥梁抗震加强防震措施

Anti-seismiccalculationandstrategyofbridges

YuWenxiang

Abstract：Bridgesareanimportantpartoftrafficlifelineengineering.Earthquakes,asthemaintypeofnaturaldisastersinChina,maycausegreatdamageoncetheyoccur.Roadandbridgeareimportantpassagesforearthquakereliefandmusthavestrongseismicperformance.EarthquakesoftenoccurinChina,withstrongdamageandgreatdestructiveforce.Therefore,forhighwayandbridgeconstructioninChina,itisnecessarytostrengthenseismicmeasurestoreducethelossescausedbyearthquakes.TherelevantdepartmentsofsafetyanddisasterpreventioninChinashouldconstantlystrengthenthequalityspecificationanddesignofhighwayandbridge,enhancethetheoreticaldevelopmentandpracticaltechnologyofanti-seismicmeasures,soastoprotectpeople'spropertyfromgreaterlossesinearthquakedisasters.

Keywords:BridgeseismicresistanceStrengthenmeasuresofseismicresistance

0引言

自2008年汶川大地震以来，我国政府高度重视各领域各建筑的抗震防震措施。以在桥梁设计方面，苏州地区抗震设防烈度也由原来的VI度区变成VII度区，所以相应的桥梁的细部抗震设计构造也相应的加强。

1工程概况

太仓市太浏快速路（陆新路～G346）新建工程路线全长约5.72km。路线西起现状江南路与陆新路交叉口西侧约500m处，向东经陆新路、太仓火车站站前大道、沪通铁路、M1线、新浏线、浏河西部工业区规四路、规划苏张泾路、规三路，终点与G346相接。拟建的石头塘桥跨径为3×16m,上部结构采用钢筋混凝土现浇板、预应力混凝土空心板梁，下部结构采用桩柱式桥台、桩柱式桥墩，基础均采用钻孔灌注桩基础。

2技术标准

道路等级：一级公路兼顾城市快速路功能。

桥梁宽度：同道路。

荷载等级:公路-I级。

通航要求：无。

抗震设防标准：地震基本烈度为VII度，场地地震动动峰值加速度0.1g，抗震设防类别为B类。

结构安全等级：一级。

环境类型：除桩基采用II类其余均采用Ⅰ类。

桥梁设计基准期：100年，桥梁结构设计使用年限，大中桥：100年，小桥：50年。

3桥梁中的抗震设计原理

3.1、静力法

静力法把地震加速度看作是桥梁结构破坏的唯一因素，忽略了结构本身动力特性对结构反应的影响应用存在较大的局限性。事实上只有绝对刚性的物体才能认为在振动过程中各个部分与地震运动具有相同的振动所以只对刚度很大的结构例如重力桥墩、桥台等结构应用静力法近似计算。

3.2、反应谱法

目前我国的公路及铁路桥梁均主要采用反应谱法。反应谱法的思路是对桥梁结构进行动力特性分析（固对各主振动应用谱曲线作某强震记录的最大频率，主振型）地震反应计算最后一般通过统计理论对各主振型最大反应值进行组合，近似求得结构的整体最大反应值。

3.3、动态时程分析法

相比上述2种理论方法而言，动态时程分析法形成较早，通过计算机程序来精准地求解结构反应时程。动态时程分析法具有较强的技术性与复杂性，以构建模型的方式呈现出较高的精准性。

综上所述：石头塘桥属于中桥采用B类抗震设计方法，所以由【5】中的6.1.3条桥梁抗震分析方法采用反应谱法。

4抗震计算实例

4.1、地震动参数汇总如下：

地震动峰值加速度0.15g，IV类场地，特征周期0.65s。

桥梁抗震设防分类为乙类，桥梁抗震设计方法为B类，E1地震作用重要性系数为0.35。

4.2、计算模型

石头塘桥立面图如下图所示：

抗推刚度计算：

本桥支座为圆板式橡胶支座，根据支座与墩台的抗推刚度的集成情况分配和传递制动力。

①桥台的支座抗推刚度

本桥桥台为埋置式轻型桥台，因台身埋置，故刚度较桥墩大很多，可以承受较多的制动力，从而使桥墩承受的制动力大为减少。由于桥台抗推刚度较大，可以假定为无穷大，其上有一排D200x42圆形板式橡胶支座（28个），支座橡胶层厚度偏安全地取t=42mm，橡胶支座剪切弹性模量G=1.1MPa，则0台、3台上一排支座的刚度为：

1#墩、2#墩上分别有两排支座，一排支座的抗推刚度为23038.3kN/m，两排支座并联后刚度为46076.6kN/m。两排支座并联后与桥墩在墩顶串联，串联后刚度为：

根据《城市桥梁抗震设计规范》5.4.2有地震作用时于桥台台背的土动土压力为：

桩基采用桩径1.2m的圆形截面，沿截面外缘均匀布置12Φ25HRB400纵向钢筋，箍筋采用φ10钢筋。按《城市抗震规范》第7.4.3条，验算桩基础截面抗弯强度时，可采用材料强度标准值计算。

根据《公路基础规范》及《设计规范》的规定，对各桩基最不利荷载位置进行截面检算，检算时取计算得到各个单桩内力最不利进行包络组合。桩基截面检算采用偏心受压构件，对其进行承载能力极限状态下强度的验算，截面抗力为6.09e+03KN大于规范规定的值，所以满足规范要求，对其进行正常使用极限状态裂缝宽度的验算算，裂缝宽度为7.83e-02mm小于容许裂缝宽度0.2mm。满足规范要求。

5得出的抗震设计方法与要点

(1)、建议苏州地区简支板梁桥中小桥桥墩台桩基直径采用1.2m及以上的直径，以充分保证抗震的规范要求。

(2)、桥梁一跨过河，对于多跨桥梁，桩柱式桥台桩基上岸并充分埋置土内部，保证桥台绝对的稳固。

(3)、盖梁设置合理的并符合规范标准规定的防震挡块，板梁之间设置防震锚栓，以加强防震能力。

(4)、同一座桥中，尽量避免高墩与大跨的结合，宜采用减少上部结构自重并有利于抗震的结构形式。

6结语

随着我国城市经济的快速发展，以及政府对建筑等行业的抗震性的重视，桥梁设计人员在桥梁设计中需采取一系列有效的抗震措施，进一步提高和完善桥梁的安全性、适用性、耐久性和社会效应性。由于地震的无法预测性，我们必须充分做好防范措施。

参考文献：

【1】叶爱君《桥梁抗震》2002北京：人民交通出版社

【2】范立础，李建中，王君杰著《高架桥梁抗震设计》2001人民交通出版社

【3】中华人民共和国行业标准《公路工程抗震规范》（JTGB02-2013）

【4】中华人民共和国行业标准《公路桥梁抗震设计细则》（JTGTB02-01-2008）

【5】中华人民共和国行业标准《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）