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摘要：大挑臂隐式盖梁桥墩可以有效的降低桥梁结构高度，并拥有较好的城市景观效果，大挑臂隐式盖梁由于上部结构荷载质量较大，对下部结构在高烈度地区的抗震设计极为不利，本文依托工程项目设计，对其在该烈度地区的动力响应进行详细的计算分析，计算结果表明，该桥梁下部结构在考虑延性计算分析的情况下抗震性能较好，各截面尺寸均能满足设计要求。
关键词： 高烈度区 隐式盖梁 延性分析
1、项目概况
本文以汕头市黄河路快速化升级改造工程中的桥梁结构为依据，选取的桥型结构为桥面连续的简支小箱梁结构，每4跨设置一个伸缩缝，每跨30m；桥面为宽度为26.7m，上部采用8片预制小箱梁；支座采用LNR水平力分散支座；下部结构为双柱墩加大挑臂的结构形式，；桥墩采用180×180的方柱墩，桩基直径为D180。
根据《地震安全性评估报告》及《城市桥梁抗震设计规范》的3.1条，本桥抗震设防类别为乙类。设防目标：E1地震作用下，结构总体反应在弹性范围，基本无损伤；E2地震作用下，经抢修可恢复使用，永久性修复后恢复正常运营功能。桥址所在地抗震设防烈度为Ⅷ度，场地类型为Ⅲ类。计算时选取了3联结构进行分析，计算时选取平均墩高10m进行计算；小箱梁标准墩下部结构构造尺寸见下图所示：
图1桥墩构造尺寸立面图（cm）
全桥有限元模型如图所示：
图 1 全桥模型
2.结果验算
2.1 E1地震作用下反应谱计算结果分析
根据《规范》5.1.1的规定，一般情况下，城市桥梁可只考虑水平向地震作用，直线桥可分别考虑顺桥向X和横桥向Y的地震作用，本节即分别计算桥梁结构在E1纵向及横向地震下的地震反应。在地震水平E1 作用下，要求桥墩和桩基截面在地震作用下的截面弯矩应小于截面首次抗弯屈服弯矩（考虑轴力）My，My为截面首次抗弯屈服弯矩，因此当地震反应弯矩小于首次抗弯屈服弯矩时，整个截面保持在弹性，结构基本无损伤。
（1）桥墩截面-配筋率 （2）桩基截面-配筋率
图4 截面纵向配筋率
恒载+E1地震作用下桥墩和桩基强度验算如下：
从计算结果可以知道，在E1地震荷载作用下， 桥墩和桩基计算满足要求。
2.2 E2地震作用下反应谱计算结果分析
2.2.1 E2地震反应作用下弹性验算
根据前述章节建立的有限元动力分析模型，分别输入横桥向和纵桥向E2地震下的水平设计加速度反应谱进行分析。为了判断在E2地震作用下结构是否进入塑性阶段，先假设E2地震作用下桥墩处于弹性状态，计算其地震内力。根据地震作用下的内力水平来判断桥墩截面是否进入塑性阶段，按施工图配筋形式和对应轴力，采用Midas Civil自带的纤维分析程序对墩柱相应截面进行弹塑性分析。判断地震内力水平的原则为：在E2地震作用下，若桥墩截面内力超过等效屈服弯矩则为延性状态，应该进行刚度折减。
恒载+E2地震作用下桥墩和桩基强度验算如下：
从计算结果可以知道，在E2地震荷载作用下， 桥墩和桩基均已屈服。
2.2.2 E2地震作用下的静力弹塑性分析
在E2地震作用下，双柱墩在横向地震作用下的塑性铰潜在区域为墩顶位置和墩底位置，在顺向地震作用下塑性铰潜在区域为墩底位置，
建立双柱墩静力弹塑性分析模型，在墩顶和墩底设置塑性铰，双柱墩静力弹塑性分析模型见下所示：
（1）墩顶位移验算
由上述恒载+E2地震荷载作用下结构弹性计算分析可以知道，结构在E2地震荷载作用下墩柱已经进入到塑性阶段，故在计算墩顶位移时根据抗震规范6.1.8条进行刚度折减。
在进行桥梁抗震分析时，E1地震作用下，桥梁的所有构件抗弯刚度应该按照下式计算，对于圆形和矩形桥墩，可以按照附录A取值，但其他构件抗弯刚度仍应按毛截面计算：
桥墩在E2地震作用下的刚度折减系数计算如下：
结论
（1）E1地震作用下桥墩和桩基截面验算满足结构弹性能力验算要求。
（2）E2地震作用下桥墩按照延性构件设计，桥墩墩顶位移验算满足要求，桥墩抗剪和桩基能力保护构件验算满足要求。
（3）E2地震作用下支座的抗滑移验算和支座厚度验算均不满足要求，需要设置抗震锚栓及挡块，并在震后对支座进行必要的检修、更换或复位。
参考文献：
[1]李乔.混凝土结构设计原理（第三版）[M].北京:中国铁道出版社,2013.
[2]中华人民共和国交通部标准.公路桥梁抗震设计细则.北京:人民交通出版社, 2008.
[3]范立础.桥梁抗震[M].同济大学出版社,1997.
[4]范立础,王志强. 桥梁减隔震设计[M].北京:人民交通出版社,2011
论文作者:张克礼
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/20
标签：桥墩论文; 截面论文; 作用下论文; 塑性论文; 桩基论文; 结构论文; 弯矩论文; 《防护工程》2018年第27期论文;