桥梁抗震分析报告.docx

桥梁抗震分析报告1工程概况1・1概况综述该桥位于某7度区二级公路上，水平向基本地震加速度值 0.15g按《中国地震动反应谱特征周期区划图》查的场地特征周期为： 0.45s然后进行现场勘查测得场地土质的和剪切波速，例如表1场地体制勘探表层底深度（m）层厚（m）土质描述密度（kN s2/m4）剪切波速（m（b）3.03.0亚粘土0.0171354.01.0细砂0.0182705.51.5轻亚粘土0.0182706.71.2亚粘土0.0182708.51.8细砂0.01927011.53.3粘土0.01927011.8甘5基岩I. 2场地类别确定（1）根据公式计算土层平均剪切波速：209.8m/s，（ 2）然后确定工程场地覆盖层厚度：II. 5m,（ 3）根据规范中桥梁场地类别划分表格，确定场地类别为h类场地 4）采用地震作用效应与永久作用效应组合进行地基抗震验算 5）根据土质判断是否需要抗液化措施，经判断本场地地基不液化，不需要进行抗液化措施1.3桥梁概况本桥总体布置为40m+40m+40m的连续刚构桥，截面是单箱单室（如图2.1所示），桥宽9.3m，墩高10m，桥墩截 面如图2.2所示图1跨中箱梁截血图2桥梁布置图图3V型桥墩构造图预应力布置形式：跨中部分配置顶板预应力，边跨配置底板预应力。

1・4技术指标荷载等级：城-A地震设防烈度：8度设计安全等级：二级结构重要性系数：1.01.5材料（1） 混凝土主梁采用JTG04（ RC）规范的C50混凝土，桥墩采用JTG04（ RC）规 范的C40混凝土2） 钢材，采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860（3） 预应力：钢束（15.2 mm X 31）截面面积：Au = 4340 mm2孔道直径：130 mm钢筋松弛系数：选择JTGO4和0.3 （低松弛）预应力钢筋抗拉强度标准值（fpk） : 1860N/mmA2预应力钢筋与管道壁的摩擦系数：0.25管道每米局部偏差对摩擦的影响系数： 1.5e-006 （1/mm）锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值：开始点： 6mm，结束点：6mm,张拉力：抗拉强度标准值的 75%，张拉控制应力1395MPa2研究内容、规范及标准2.1研究内容本报告主要进行了以下三方面的工作：（1） 桥梁动力特性分析2） 桥墩柱在多遇地震（50年超越概率63%）作用下的弹性时程分析（强度验算）3） 桥墩柱在罕遇地震（50年超越概率2%）作用下弹塑性时程分析（包括支座强度验算和 延性验算）为了模拟结构整体的地震响应，计算以全桥为对象，考虑两侧的简支跨的影响。

为了简化建模及计算过程，将原来的曲线桥等效为直桥建模计算 本报告仅对预应力混凝土连续刚构桥进行分析验算，由于简支梁结构较简单，简支梁边墩的计算在本报告中不包括2.2计算程序运用桥梁专业分析软件 Midas/Civil 7.4.1对该桥进行空间动力特性分析，结构计算见2.3参考规范及技术标准（1） 《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005（2） 《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》 TB10002.3-2005（3） 《铁路工程抗震设计规范》GB50111-2006（2009年版）（4） 《公路桥梁抗震设计细则》JTG/T B02-01-2008（5） 《北京地铁14号线高架区间（K0+153~K1+619）（ 01合同段）岩土工程勘察报 告》（6）《北京地铁十四号线工程场地地震安全性评价报告》 2008.11，中国地震局地球物理研究所，编号TRIDES-AP-08032（7）《地铁设计规范》GB50157-20033抗震设防目标根据《地铁设计规范》第9.2.19条规定，地铁结构物的地震作用应根据《铁路工程抗震设计规 范》的相关规定进行计算因此，本桥的抗震计算根据《铁路工程抗震设计规范》确定抗震设防目 标，各阶段的设防目标具体如表 3-1所示。

抗震设防概率水准表3-1桥梁抗震设防目标抗震设防部位抗震设防目标多遇地震50Y63.2%桥梁结构结构处于弹性工作阶段，地震后不损坏或轻微损 坏，能够保持其正常使用功能设计地震50Y10%桥梁上、下部连接构造结构整体处于非弹性工作阶段，地震后可能损 坏，经修补，短期内能恢复其正常使用功能罕遇地震50Y2%钢筋砼桥墩结构处于弹塑性工作阶段，地震后可能产生较大 破坏，但不出现整体倒塌，经抢修后限 速通车4地震动参数4.1设计地震加速度反应谱曲线4.2设计地震动时程按照《铁路工程抗震设计规范》 GB50111-2006 (2009年版)第7.2.2条，地震可采用人工拟合地震波进行时程分析在结构分析中采用地震安评报告提供的地震动时程图 4-1-图4-3为工程场地地震安全性评价单位提供的多遇地震条件、设计地震条件以及罕遇地震条件下的地震波 时程c) 5063-3 号波图4-2多遇地震的地震动时程45(c) 5010-3 号波图4-3设计地震的地震动时程-250i45t(sec)(a) 5002-1 号波图冬4罕遇地建时的地震动时程5抗震安全性验算要求5.1多遇地震作用时的强度要求多遇地震作用时结构要求处于弹性阶段，按《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结 构设计规范》(TB10002.3-2005)进行强度检算。

根据《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》 (TB10002.3-2005)及其修订条文采用C45砼桥墩在主力加附加力作用下弯曲受压及偏心受压混凝土容许应力 [d b取4515.0MPa,结构受力主筋采用HRB335级钢筋，容许应力[刃取180MPa而根据《铁路工程 抗震 设计规范》(GB50111 — 2006)( 2009年版)规定，主力加特殊荷载作用下，需虑地震力作用下建筑材料容许应力修正系数，如表 5-1, [d b应取22.5MPa, [

延性应满足下式的要求：max式中：口 u一非线性位移延性比；u]—允许位移延性比，取值为4.8 ;△ max一桥墩的非线性响应最大位移；△ y 一桥墩的屈服位移桥梁地震反应分析6.1结构有限元计算模型的建立6」.1有限元计算模型桥梁抗震分析采用Midas Civil软件建立全桥力学模型进行分析计算，建模时主梁、桥 墩采用 空间梁单元来模拟，在承台底用弹簧刚度模拟群桩基础的刚度 为了模拟结构整体的地震响应，计算以全桥为对象为了简化建模及计算过程， 将原来的曲线桥等效为直桥建模计算计算模型如图6-1所示：6.1.2截面的弯矩-曲率关系以下为按梁单元模型计算得到的墩底截面弯矩 -曲率关系«(a)墩底顺桥向 (b)墩底横桥向图6-6 CY57墩底弯矩一曲率关系曲线innft3T(b)墩底横桥向图6-7 CY58墩底弯矩一曲率关系曲线0I1图6-8 CY58墩顶顺桥向弯矩一曲率关系曲线. bW■ 一 ¥ r iriM U(b)墩底横桥向(a)墩底顺桥向图6-9 CY29墩底弯矩一曲率关系曲线结构阻尼包括两方面：支座、墩脚屈服后的弹塑性滞回环耗能；构件材料的粘滞阻尼耗能前者通过弹塑性单元的恢复力模型在直接积分过程中得到考虑。

后者的粘滞阻尼耗能则采用 瑞利比例阻尼本次分析中粘滞阻尼效果采用瑞利阻尼数学模型考虑，质量和刚度因子取自初始 弹性刚度对应的结构体系即：C aM bK式中：a,b 一比例系数Rayleigh阻尼中的系数a和b由两个特定固有频率.,从下j和对应得振型阻尼比“ j式计 算得到：2 i j( i j j i)2i2( j j 1 i)厂j 2i，代入上式，可得:因此，如果能够确定振型的阻尼比 j，贝U Rayleigh阻尼中系数a和b可以算出般情况下，认为控制频率 j和频率 j的阻尼比相等，即图6-22为本文计算所考虑的阻尼特性图6-10阻尼特性根据上述有限元模型，进行结构动力特性分析特征值分析模态号频率周期容许误差(rad/sec)(cycle/sec)(sec)16.4010771.0187630.9815830.00E+00216.2940352.5932760.3856130.00E+00317.9015322.8491170.3509867.10E-16418.2664542.9071960.3439741.70E-16525.3004514.0266920.2483435.33E-16632.8678135.2310750.1911652.10E-16747.0926837.4950330.1334222.05E-16854.3570318.651190.1155914.62E-16958.0565749.2399910.1082251.35E-161067.20225510.6955710.0934972.01E-161172.79141811.5851140.0863180.00E+001279.0264312.5774470.0795072.91E-161398.967752。