十堰至天水咼速公路桥墩抗震计算书
一、项目概况
徽县（大石碑）至天水高速公路是十堰至天水国家高速公路（G7011）甘肃
境内路段，我院承担了该项目第STSJ2合同段的勘察设计工作。
路线起于西和县城南五里铺，终点位于天水市秦州区皂郊镇，路线全长81.625km。
本项目直接
或间接影响区域均为四川汶川“5.12 ”大地震的受灾区。
地震动加速度峰值0.30g （抗震设防烈度为毗度），抗震设防措施等级为9度。
地震动反应谱特征周期0.4s。
由于本项目地震烈度较高，桥梁抗震计算显得非常重要。
二、计算内容
（1）、地震作用
本项目大部分桥梁均为20米、30米预制预应力混凝土连续箱梁桥，现选取几种典型结构及墩高组合计算抗震，为本项目桥梁抗震设计提供参考。
详细选取类型见下表：
注：墩高组合中“ 5+7+6'表示1号墩高5米，2号墩高7米，3号墩高6米。
以下类推。
根据公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008 ），一般情况下，公路桥梁可只考虑水平向地震作用，直线桥可分别考虑顺桥向和横桥向的地震作用。
在顺
桥向地震作用影响下，由于矮墩相对刚度较大，承担的力也相应较大。
因此，高低墩搭配情况下对矮墩更不利；横桥向地震作用下，高低墩搭配情况下对高墩更不利。
据此考虑，选取上述几种跨径和墩高组合进行抗震计算。
（2）桥梁结构概况
1、跨径：5-20米、4-30米
2、桥梁宽度：12.25米
3、桥梁右偏角：90°
4、墩台结构：柱式台、双柱式桥墩
5、地震烈度：地震动加速度峰值0.30g (抗震设防烈度为毗度)，抗震设防
措施等级为9度。
6、支座类型：本项目支座选型见下表
7、墩柱配筋率
8 桥梁上下部其他构造详见本项目上下部通用图及桥梁设计细则桥梁模型
1、地震作用
计算依据公路桥梁抗震设计细则(JTG/T B02-01-2008)，分别计算E1、
E2地震作用下结构内力及位移。
计算采用时程分析方法，因本项目暂无地震安全性评价报告，现使用武罐项目地震安全性评价报告中相关曲线。
2、桥梁模型
内力、位移采用MIDAS程序计算，按梁格法建模，4-30米跨径模型如
下:
3、钻孔资料
本次计算采用漾水河中典型地质资料，底层情况如下:
地层编号地质摩阻力承载力
比例系数
1 圆砾70 200 50000
2 卵石110 400 :50000 :
3 强风化粉砂质板岩160 600 70000
本次计算考虑了桩土作用，采用“ m”法确定土弹簧刚度。
4、计算说明
抗震计算中需建立减隔震支座和桥墩塑性铰的模型：
a 、支座模型
本项目采用HRD系列高阻尼抗震支座，MIDAS中采用“铅芯橡胶支座隔震装置”类型进行模拟，支座非线性特性值中内容由支座设计单位提供。
b、桥墩塑性铰
桥墩塑性铰采用集中铰计算，本构关系采用随动硬化模型。
在MIDAS中定义桥墩塑性铰特性值之后，将桥墩顶低1倍柱径处设置为塑性铰区域，然后使用MIDAS进行计算。
本项目桥墩均为双柱式桥墩，根据公路桥梁抗震设计细则第622条，计算顺桥向地震作用时桥墩底部为塑性铰区域，计算横桥向地震作用时桥墩顶、底部为塑性铰区域。
四、抗震计算结果
1、E1抗震计算
根据公路抗震设计细则，E1地震作用下桥梁结构处于弹性状态，计算采用轴力-弯矩-曲率曲线中的首次屈服弯矩进行控制，若E1地震作用下塑性铰区的
顺桥向抗弯验算
E1横桥向抗弯验
算
2、E2抗震计算
A、墩柱计算结果
根据公路抗震设计细则，E2地震作用下延性构件（墩柱）可发生损伤，产
生弹塑性变形，耗散地震能量，但延性构件（墩柱）的塑性铰区域应具有足够的塑性变形能力。
根据公路抗震设计细则第734条和第742条分别验算墩柱塑性铰区域斜截面抗剪强度以及塑性铰区域的塑性转动能力。
验算结果如下：
1、塑性铰区域斜截面抗剪强度验算
根据公路抗震设计细则第6.8条及第734条
6・甘能力保护榆件忡算
6S I在总地軽作用下•如站恂未进人塑性工怖范国*桥鑒嫌柱的削力设if伯,桥轉莹础和畫架的内力设讣僅叩用£1地fit作用的计算结果，
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1延性變柱招廉桥向静力设计直
1）延性議柱的巌部鋭域为潜在癬性蛟竝皴
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L ｝超性戰柱的底部宦域为潘崔麵性牧区城
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的带横桥向JE栽面机弯承載力所对应的呼距值（kN* mA
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护——桥燃正截而摘弯禎戟餐力超壷茶数川“ =1*扎
73塩杆觀杵检IX域沿I购桥向和構桥向的斜裁丽抗剪强顾应按下列公式脍算；
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式中：打一剪为设计值f kN）.投眾第6. 8节计算；
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匕——雜社提供的抗対能力a
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A——肺紡抗拉强瞎设计價& Mhn ；
b—沿汁弾方向墩柱的宽唯〔迥）：
*——就剪退區折國系Sl^=O t KS
计算结果见下表:
顺桥向地震作用抗剪验算
横桥向地震作用抗剪验算
2、塑性铰区域的塑性转动能力
根据公路抗震设计细则第742及743条
7-4-2在吃地簾作用匚应按下式脸草桥瓯瞬弁朔件續区城沿晰拆向和推桥向的职性转动能力：
（7,4+2）式中油,一在E2地笈作用下,憎在噩性萤区域的幫性转角|
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面和圆形嚴面桥城’可播本细则附呆B计算;
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厶——等蚊迅性铉丘匿&氓），可取以下网式计算结.瀑的较小位；
L =aoaw + d O22/r J. ^0. （7.4. V2）
%二寻（工斗Vd〉H——悬臂域的鳥度或架性摊嚴面削反弯点的^^（rmh
b——矩形疇面的短说尺寸或關形霍而亢用（芒曲八
T X——纵向拥筋肚拉逼度械推值（MPa）；
比——纵向钢筋的瓦栓【帧几
计算结果见下表：
E2顺桥向塑性铰转角验算
横桥向塑性铰转角验算
B、桩基计算结果
根据公路抗震设计细则，E2地震作用下桩基础按能力保护原则设计，计算采用轴力-弯矩-曲率曲线中的等效屈服弯矩进行控制，若E2地震作用下桩基础的弯矩小于等效屈服弯矩即认为桩基础处于弹性状态，计算结果见下表：
E2顺桥向地震作用抗弯验算（桩基）
横桥向地震作用抗弯验算桩基
五、结论
1、E1地震作用下，墩高越低承受的弯矩相应越大，但均在弹性范围之内, 符合公路
抗震设计细则中的相关规定。
2、E2地震作用下，桥墩均已进入塑性状态。
根据计算结果，E2地震作用下
结构抗剪能力控制设计，箍筋的配箍率的增加对墩柱的抗剪能力提高很快。
根据此计算结果，建议本项目采用如下墩柱配筋原则，并且不需设墩柱顶低受力主筋短钢筋：
注：1、“2①14”、“2①16”表示2根螺旋箍筋并排绕箍。
2 、墩柱加密区段为柱顶、柱底2倍柱径范围，墩高小于7米时通长加密。
3、桩基础每隔一根受力主筋增加一根短筋，短筋长度：地面线(无冲刷时)或最大冲刷线以下3.5m+3倍的桩径。
4 、20米、30米跨径墩高小于15米时应按向高墩靠近的原则归并桩柱径。
桩基螺旋筋加密区配箍率同墩柱加密区配箍率，地面线(无冲刷时)或最大冲刷线以下加密长度：3.5m+3倍的桩径；往下4米范围米用14mmf可距14厘米的配箍率；剩余桩长采用14mnf可距20厘米的配箍率。