中矮墩连续刚构主墩抗震分析

摘 要：本文从实际应用出发，结合公路桥梁抗震设计规范，对汕头高烈度地区中矮墩连续刚构主墩进行抗震计算分分析，发现可以通过选择较小主墩断面尺寸，同时结合提高桥墩混凝土标高及增加配筋率来使桥墩具有合适抗推刚度，来满足高烈度地区抗震延性化的设计要求。

关键词：中矮墩连续刚构；板墩；抗震分析

中图分类号：文献标志码：文章编号：

Aseismic analysis of continuous rigid frame of middle and low piers

Moujianchao

Guangdongs Province Communications Planning & Design Institute co.，Ltd.，Guangzhou 510507，China

Aseismic analysis of continuous rigid frame of middle and low piers

Mou Jianchao

（Guangdongs Province Communications Planning & Design Institute co.，Ltd.，Guangzhou 510507，China）

Abstract：In this paper，based on the practical application and the seismic design criterion of highway bridges，the seismic calculation analysis of the main piers of low piers in high intensity areas in Shantou is analyzed.It is found that the pier can have appropriate anti thrust stiffness by selecting the size of the small main pier section，improving the concrete elevation of the pier and increasing the reinforcement ratio.To meet the design requirements of seismic ductility in high intensity areas.

Key words：Continuous rigid frame of middle and low piers；Piers ；Aseismatic analysis

0 引言

一般大跨径连续刚构均采用柔性高墩来减少抗推刚度，从而保证结构在地震作用下保持稳定。当桥址受地理环境限制时，墩高不能做的很高，桥墩跨径比小于1/10时，常规做法采用双曲薄壁墩来减少抗推刚度，减少桥墩和桩基的弯矩；但当墩高跨径比在1/10左右时，采用双曲薄壁墩施工难度较大、经济性较低；最为经济做法是通过计算分析，采用较小尺寸板墩，使墩柱具有合适的抗推刚度，同时加强配筋提高混凝土标高来提高塑性铰区的延性。本文以高烈度区汕头市韩江东特大桥为例，对中矮墩连续刚构板墩进行抗震分析。

1 工程概况

韩江东特大桥设计基本地震动加速度峰值 0.2g，地震基本烈度为Ⅷ度，场地类别Ⅲ类；主桥采用主跨148m三跨连续预应力混凝土刚构桥，跨径采用（90+148+80）m。上部箱梁断面采用单箱单室断面，桥面宽度12.50m、箱梁底宽6.2m、悬臂长3.15m。主墩采用板墩尺寸為5m×2m，墩高12.5m～16.5m之间，墩高跨径比在0.084～0.111之间，属于中矮墩连续刚构，桥墩混凝土标高为C50，桥墩主筋较常规高墩配筋率提高约20%。

2 计算分析

2.1计算思路

本次结构抗震设计都是采用两水准设防两阶段设计的抗震设计方法进行的，计算结构是否满足强度和延性要求，从而判断结构的抗震安全性。

2.2地震动参数

根据地震评价报告给出的工程场地设计地震动参数。考虑到工程设计使用的安全性和合理性以及与相应规范的衔接，得到水平设计加速度反应谱S。

2.3 结构动力特性

利用Midas对韩江东特大桥进行三维有限元模拟，图2.1为主桥整体模型，进行动力特性分析。采用多重Ritz向量法进行特征值分析，三个平动计算方向的振型参与质量系数均达到了90%以上。下表分别列举主桥前10阶部分的动力特性计算结果。

2.4 结构抗震验算结果

2.4.1 E1作用下抗震验算

在E1地震作用下，对于主桥部分‘进行纵向+竖向、横向+竖向地震输入，通过非线性时程分析，对主墩关键截面进行抗震验算，验算结果见表3.3所示，表中轴力表示恒载轴力与动轴力的最不利组合值。

由上述表格可知，在E1地震作用下通过能力和需求的比较可知，各关键截面均能满足抗震性能目标。

2.4.2 E2作用下抗震验算

在E2地震作用下，对于主桥部分分别进行纵向+竖向、横向+竖向地震输入，通过非线性时程分析，对主墩关键截面进行抗震验算，验算结果见表2.4～2.6所示，表2.6为在E2地震作用下边墩支座位移，表中轴力表示恒载轴力与动轴力的最不利组合值。

从上表可以看出，在地震作用下，能需比小于1，主墩均进入塑性工作状态。因而，需对主桥进一步进行延性设计。

（1）延性构件验算

对于在纵桥向+竖向地震作用下，桥墩与主梁形成框架结构，墩顶和墩底都是潜在塑性铰区域；在横桥向+竖向地震作用下，桥墩可看做独柱墩，墩底为潜在塑性铰区域。对全桥进行三维弹塑性非线性时程分析计算其地震需求，结果如下。

从上表可以看出，延性构件的位移能力均能满足位移需求。

（2）桥墩抗剪验算

根据《公路桥梁抗震细则》（JTG/T B02-01-2008）7.3.4相关条文规定，验算结果如下表所示。

从上表可以看出，各延性构件的抗剪能力均能满足规范抗剪需求。

3 结论

韩江东特大桥采用非线性时程法进行了抗震计算，得到了相应的地震响应，同时根据最不利截面配筋对相应计算结果进行了抗震性能验算。通过计算可见中矮墩连续刚构在抗震设计中可以采用经济性较好施工较为简单的板墩，通过加强墩身受力主筋根数、提高混凝土标高来满足高烈度地区抗震延性化的设计要求。

参考文献

[1] 骆春雨、薛新峰、李雪莲、刘聪.钢混组合结构斜拉桥抗震性能分析[J].城市道桥与防洪，2014（06）：67-96

[2] 汪小朋.大跨公铁两用斜拉桥减震装置参数优化研究及抗震性能评估[D].西南交通大学，2017

[3] 沈菲君、徐振华.与轨道交通共建的双层高架桥梁抗震性能研究[J].城市道桥与防洪，2014（10）：64-68

[4] 叶爱君、范立础.大型桥梁工程的抗震设防标准探讨[J].地震工程与工程振动，2006，26（2）：8-12

作者简介

牟键超（1988.2-），男，本科学士，工程师，主要从事桥梁设计工作，电话15013203338，地址：广东省广州市天河区五山瀚景路金星大厦9楼，E-mail：531991215@qq.com

（作者单位：广东省交通规划设计研究院股份有限公司）