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) Mmax1000取 1000根据抗震规范，抗震验算时 =10001.5=15006 号墩单桩轴向受压承载力计算如下：=+1/2=1=2.01061500+1
16、/25.0265(4.209180+21.791100)=10396kN7 号墩单桩轴向受压承载力计算如下：=+1/2=1=2.01061500+1/25.0265(2.562160+23.438100) =10065kN8 号墩单桩轴向受压承载力计算如下：=+1/2=1=2.01061500+1/25.0265(2.761160+23.239100) =10105kN5-8 号墩桩顶轴力如表 4.7 所示，从表中可以看出，6-8 号墩桩基承载力不满足设计要求。表 4.7 基础承载力比较墩号 桩顶轴力 (kN) 考虑桩身自重与置 换土重后 R(kN) 单桩承载力 Ra(kN)R Ra 是否通过
17、验算5 14582 14948 18154 是 是6 14038 14404 10396 否 否7 13952 14318 10065 否 否8 14582 14948 10105 否 否16注：桩顶轴力直接提取 E2 地震作用效应与永久作用效应组合的轴力。其中地震作用按 来计算。= +按桩顶轴力反推之后建议 6 号墩加长 6m，7 号墩加长 7.9m，8 号墩加长 6.7m，9 号墩加长 3.2m。4.3 构造细节设计 桥墩箍筋直径为 12mm，满足规范箍筋直径不小于 10mm，加密区间距为 10cm，满足规范不大于 10cm，最小加密区长度为 600cm 大于 150cm 满足设计规范。塑
18、性铰区域箍筋最小含箍率：,=0.1+4.17(0.1)(0.01)+0.02=0.10.482+4.17(0.4820.1)(0.01250.01)+0.0214.3330=0.0031280.004所以 ,=0.004表 4.8 桥墩构造细节主筋 箍筋名称 柱尺村 (cm) 主筋直径(mm)主筋根数主筋间距(cm) 配筋率箍筋直径(mm)箍筋加密间距(cm)加密区长度(cm) 箍筋率实际配筋 180/261 32 60 10.3 0.012 12 10 600 0.005设计规范 - - - 20 0.006-0.04 10 10 150 0.004是否满足 - - - 是 是 是 是 是 是五、小结通过对 K16+930 詹家村大桥的抗震计算分析，可得到一下结论：(1)、在 E1 水准地震作用下，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；(2)、在 E2 作用下，墩顶位移小于墩顶容许位移，满足抗震规范要求；(3)、在 E2 作用下，桥墩塑性铰区域最大剪力小于容许剪力，满足抗震要求；(4)、在 E2 作用下，基础承载力不满足设计要求；(5)、在 E2 作用下，盖梁正截面抗弯强度与斜截面抗剪强度均满足设计要求；(6)、桥墩构造措施也满足设计规范要求。
