E匝道跨线桥梁抗震性能计算报告-第一联-张东昌.docx
机场互通E匝道EK0+733.870线桥抗震性能计算报告海南省公路勘察设计院2017.XX目录1 .工程概况11.1工程背景11.2研究主要内容22设防标准和地震动参数32.1设防标准32.2地震动参数32. 2.1反应谱33. 2.2加速度时程曲线43动力模型与动力特性63.1 空间动力计算模型63.1.1 线性动力模型63.1.2 非或性动力模型73.2 结构动力特性84反应谱分析结果114.1 E1.地靛作用下结构地震响应114.2 E2地震作用下结构地质响应错误!未定义书签.5非线性时程分析结果135.1E1.地震作用下结构地罐响应135.2E2地震作用下结构地震响应错误!未定义书签.6结构抗震性能验算156.1 概述156.2 控制截面纤维模型166.3 E1.地震作用下抗震验算176.4 E2地震作用下抗震验算187小结错误!未定义书签.1 .工程概况1.1 工程背景本桥所在E匝道平面包含了半径分别为20Orn和30Om的圆曲线及过渡的缓和曲线，跨越海口绕城公路、B匝道、D匝道和国道G223。海口绕城公路中央分隔带宽3米，国道G223中央分隔带宽2米，设计采用中央分隔带落墩方式布孔，中央分隔带桥墩斜做“桥梁中心桩号为EK0+733.870,桥跨组成为4X25+(30+35+30)+3X25.58+4X23-(23+24+24+23)÷3X25+3X25.一共右七联，其中第二联跨越东环铁路由铁路院设计。平立面布置如图1.1-1所示.上部结构采用预应力混凝土现浇箱梁，梁高为1.6m,下部结构采用矩形柱式墩,墩宽为1.5mX1.5m,基础形式为承台加桃基，承台厚度为2m,桩基为4根M.5m的钻孔灌注桩。典型主梁技面及下部结构墩及桩基础的构造见图1.-2图1.1-2典型主梁极面2 .2研究主要内容机场互通式立体交叉E匝道EK（+733.870跨线桥的设计荷教指标为公路-I级，属于重要的桥梁结构，一旦在地震中遭到破坏，可能导致的生命财产以及间接经济损失将会非常巨大。因此，进行正确的抗震分析,对确保桥梁抗真安全性具行非常重要的意义。因此需要对该桥联进行抗震分析。为J'简化分析过程，提高分析效率，本次抗震计算选取第一联作为计算对象，据此本报告的主要计算内容有：（1）建立了该段桥梁的空间弹性动力计算模型，分析结构动力特性。（2）根据设计图纸支座布置方式，采用线性反应谱法及非线性时程法进行结构地震反应分析，研究了结构在EI地震作用（50年超越概率10%,考虑结构重要性系数0.5）和E2地震作用（50年超越概率10%,考虑结构重要性系数1.7）两种设防水准地震输入下的地囊响应。（3）对各桥墩及桩基提出建议配筋，并进行在两种设防水准下的抗震性能进行f验算,最终给出结构的抗凝性能安全性评价.2设防标准和地震动参数2.1 设防标准根据长中国地震动参数区划图GB1.8306.2015h桥处地震动峰值加速度为0.3g,按G公路桥梁抗建设计细则中的规定属FB类桥梁，采用E1.地设作用（50年超越概率10%,考虐结构重要性系数0.5）和E2地虐作用（50年超越概率10%,考虑结构重要性系数1.7）两种地震动水平进行抗震设防。参考公路桥梁抗震设计细则（JTGTBO2-O1.-28）相关条款以及类似桥梁的研究成果，主桥相应的性能目标确定为：遭受E1.地震作用时，主桥桥墩、过渡墩以及各桥墩桩基础基本不发生损伤或不需要修复可继续使用；遭受E2地震作用时，应保证不致倒塌或产生严至结构损伤，经加固修复后仍可继续使用。2.2 地震动参数2.2.1 反应谱根据£公路桥梁抗震设计细则（JTG.TB02-01-2（X）8）,工程场地阻尼比为0.050.04xT<0.s0.sTTtTx<T<1.Os的水平设计加速度反应谱由下式确定：Sn1.5.5+0.45）S=<Smi1.Snui（TJT）Si=2.25CCc人式中Sa为水平设计加速度反应谱最大值，A为特征周期（单位s）,T为结构自振周期（单位s）,Ci为重要性系数，C为场地系数（该场地取1.0）,CI为阻尼调整系数（对于混凝土桥梁结构阻尼比为005,无需调整）,各参数如表2.2-1所示。表22-1E匝道EK0*733,870跨妓桥处设计地震动参数尔足比地震作用4g)CSa(g)T(三)0.05E1.0.30.50.3380.40E20.31.71.1480.40图2.2-1是E1地震作用和E2地震作用下地震响应系数曲线,用作该桥反应谱地箧反应分析。图2.2T地震动加速度反应谱曲线计算时地震动输入分别采取纵向与横向两种方式，并取前40阶模态分析，所考虑的阵型阶数在计算方向上满足90%以上的有效脑成要求，振型组合采用CQC法，方向组合采用SRSS法.2.2.2 加速度时程曲线图222224分别为人工拟合的E2地皴动输入情况卜.的加速度时程曲线。图2.2-2水平加速度时程相位1曲线（E1.地震推入）It（«1.图22-3水平加速度时程相位2曲线（E1.地震输入）图22-4水平加速度时程相位3曲线（E1地震雄人）(W)C11iJ.I.Ii11.,U1酬川则那I州删唧1JFCI1.工T1.C机场1.通EjfiEK0,733870i微带M提性徒计算报告3动力模型与动力特性3.1 空间动力计算模型E匝道EKo+733.870跨线桥采用减隔震设计,对于主梁与桥墩盖梁或桥台的连接,在桥台和过渡墩处采用1.NR型橡胶支座,在连续墩处采用HDR型高阻尼隔短橡胶支座,其双线性恢发力模型分别如图3.1-1和图3.1-2所示。3.1.1 线性动力模型线性动力模型忽略构件的非线性效应，即不考虑支座的屈服，对F1.NR型橡胶支座，其刚度取滑动前水平刚度K*（见图3.1-1）,对于HDR型高阻尼静震橡胶支座，其刚度取初始刚度Ki（见图3.1-2）.采用MidasCiVi1.2015有限元程序，建立E匝道EK（H733.870跨线桥第一联的动力空间计算模型，即2X25m的现浇预应力混凝土连续箱梁。有限元计算模型以顺桥向为X轴，横桥向为Y轴.竖向为Z轴，主梁、墩柱均采用空间的梁单元。对于桩基础顶部有承台的桥墩，承台视为刚体，等效为一质点并赋予质量，桩基采用六个方向的土弹簧进行模拟，桥台底固结。侨台与主梁之间采用1.NR型橡胶支座模拟，支座刚度在顺桥向和横桥向均采用滑动前水平刚度刚度K,（见图3.1/）：桥墩与主梁之间采用HDR型高阻尼隔震椽胶支座，支座刚度在顺桥向和横桥向均采用初始刚度K1（见图3.1-2）。相应刚度值见相关支座类型参数表。二期恒栽等效为线质址均匀施加主梁上。线性模型的连接条件见表3.1-1,计算模型见图3.1-3。表3.1-1线性模型连接条件位H墩台号01234左偏1.NRHDRHDRHDR1.NR右侧1.NRHDRHDRHDR1.NRit：<1)1.NR衣示沿动皇文座:(2)HDR&示固定小支用.图3.1-3线性空间动力计算模型3.1.2 非线性动力模型非线性动力模型需要考虑支座的非线性，对于1.NR型橡胶支座及HDR型高阻尼隔震橡胶支座，均需采用双线性恢宏力模型进行模拟,分别如图311和图312所示。对于1.NR型橡胶支座，双线性恢复力模型(见图3.1-1)中屈服为F,.按公式3.1/进行计算，初始屈服刚度取K，。相应刚度值见相关支座类型参数表。F、=NN(3.1-1)式中：N为支座的恒载竖向反力：为摩擦系数，取为0.03。对于HDR型高明尼隔震橡胶支座，双线性恢复力模型(见图3.1-2)中初始刚度K1,屈后刚度心以及屈服力Fy均见相关支座类里参数表。3.2 结构动力特性根据建立的线性动力计算模型，进行了结构动力特性分析，表3.2“为线性动力计算模型的前10阶振型、频率及振型特征，图321.325显示连续箱梁计算模型的典型振型。表3.2-1计算模型基本动力特性阶数周期(三)频率(HZ)振型描述I1.2970.771主梁平面旋转21.1260.888主梁横向振动3M1.O0.901主梁纵向振动40.3033.305主梁横向振动50.2264.433主梁处向振动60.2064.855主梁处向振动70.1765.6«6主梁竖向振动80.1576.363主梁登向振动90.1248.0783*桥墩横向振动IO0.1228.1803#掂堀纵向振动图3.2-1第一阶振型图图3.2-3第三阶振型图机场I1.通E匝道EK0733.870师践桥抗战性徒计算枳34反应谱分析结果对于线性动力模型，可以应用反应谱法进行地赛反应分析。采用反应谱分析时，取前40阶振型，按CQC方法进行组合。纵桥向地膜输入下，各桥墩墩底截面为地震反应控制截面；横桥向地藤输入下，各桥墩墩底技面为地震反应控制截而。4.1E1.地震作用下结构地It响应在E1.地震作用输入下，利用反应谱分析方法，可以得到各桥墩关键技面地震响应,此处分别列出地震内力结果（表4.1-1表4.1-2）、各支座响应（表4.1.-3表4.1）、各联梁端地震位移响应（表4.1.-5表4.1-6）以及各桥墩桩基础最不利单桩地震响应（表4.1-7-4.1-8）.表4.1-1各桥墩关犍威面地震响应（纵向输入）地震输入地与政面位JS战面地设内力轴力（kN）剪力kN）弯矩(kNm)圾桥向1#康底952822072#墩底452125313w墩底105092872表4,1.2各桥墩关被截面地震响应（横向输入）地震缺入地号技面位置故而地遵内力轴力（kN）剪力kN）弯短(kN-m)横桥向1#墩底22754322732#地底26449924293#地底2014772693表4.1-3各支座地震响应（纵向检入）培设输入支座位设OS1*2*324*洪桥向支座变形（力0.0380.0340.0540.0330.038表4.1-4各支座地震QH应（横向输入）地震输入支座位置OS2»3白，传横桥向支座变形（G0.0430.0350.0320.0310.036表4.1-5各联梁端地震位移响应（纵向推入）地箧愉入关提点地於位移X（m）纵桥向0#桥台处梁端0.038便
