简支空心板桥桥墩抗震计算书
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简支空心板桥桥墩抗震计算书
(一)设计资料
1、上部构造：2孔20m连续桥面简支梁，20m先张法预应力混凝土简支宽幅空心板，计算跨径为19.32m，每跨(单幅)横向设8块板。桥面现浇10cm50号混凝土，9cm沥青混凝土。
2、桥面宽度(单幅)：0.5（防撞墙）＋净11.5(行车道)＋0.75m(波形护栏)=12.75m。
3、斜度：30°。
4、设计荷载：公路Ⅰ级。
5、支座：墩顶每块板板端设GYZ200×42mm板式橡胶支座2个。
6、地震动峰值加速度：0.20g。
7、下部构造：圆形双柱式墩，直径1.3m；钻孔桩直径1.5m，长40m。墩柱为30号混凝土，桩基础为25号混凝土，HRB335钢筋。
桥墩一般构造如下
(二) 恒载计算
1、上部恒载反力
空心板：[(12.5+0.3)×6＋(14.7+0.3)×2]×26＝2776.8kN
铰缝混凝土：2.22×7×26＝404.0kN
桥面铺装(包括50号混凝土和沥青混凝土)：
11.5×20×0.1×26＋11.5×20×0.09×24＝1094.8kN
防撞墙：6×26＝156kN
波形护栏：5.6×26＝145.6kN
合计：2776.8＋404.0＋1094.8＋156＋145.6＝4577.2kN
2、下部恒载计算
1) 盖梁加防震挡块重力
PG＝28.8×25＝720kN
2) 系梁重力
PX＝8.1×25＝202.5kN
3) 一个墩柱重力
Pd＝4×1.32×5.6×25＝185.8kN
4) 单桩自重力
Pz＝4×1.52×40×25＝1767.1kN
(三)水平地震力计算
1、顺桥向水平地震力计算
1)上部结构对板式橡胶支座顶面处产生的水平地震荷载
Eihs＝sphziniitpitpGKCCKK11
式中：Ci＝1.7，Cz＝0.3，Kh＝0.2
根据地质资料分析，桥位所在地土层属Ⅲ类场地，所以有
β1＝2.25×(145.0T)0.95
对于板式橡胶支座的梁桥
T1＝12
其中：
ω12＝tpspsptpsptpsptpGGKKGGGKKKGGKKKGg2}4])({[)(2/1212211211
K1＝niisK1
计算采用2孔×20m为一联，故n＝1
Kis＝snirdtAG1
其中：ns＝2×16＝32，Gd＝1200kN/m2
由橡胶支座计算知
Ar＝4×0.22＝0.0314m2
t＝0.042m
∴ Kis＝32×042.00314.01200＝28708.6kN/m
K1＝1×28708.6＝28708.6kN/m
K2＝niipK1
Kip＝3113ilEI
其中：墩柱采用30号混凝土，则
Ec＝3.00×104MPa
E1＝0.8×3.00×104×103＝2.4×107kN/m2
按墩高H＝7m控制设计，
支座垫石＋支座厚度＝0.1＋0.042＝0.142m
li＝7＋0.142＝7.142m
柱惯矩： I1＝64×1.34＝0.1402m4
Kip＝37142.7104.21402.03×2＝55418.0kN/m
K2＝1×55418.0＝55418.0kN/m
Gsp＝2×4577.2＝9154.4kN
Gtp＝Gcp＋ηGp
其中： Gcp＝720kN
Gp＝2×185.8＝371.6kN
η＝0.16(2fX+2221fX+21ffXX+21fX+1)
顺桥向作用于支座顶面的单位水平力在支座顶面处的水平位移为：
Xd＝X0－φ0l0＋XQ
其中： l0＝li＝7.142m
XQ＝11303IEl＝1402.0104.23142.773＝0.0000361
桩的计算宽度：b1＝0.9(d+1)＝0.9×(1.5＋1)＝2.25m
桩在土中的变形系数：α＝51EImb
m＝10000kN/m4
其中：桩采用25号混凝土，则
Ec＝2.80×104MPa
EI＝0.8×2.8×107×64×1.54＝5.567×106
∴ α＝5610567.525.210000＝0.3321
桩长h＝40m，
∴ αh＝0.3321×40＝13.284m＞2.5m
取αh＝4.0，故Kh＝0
从而有 X0＝34433443203443344331BABACBCBEIlBABADBDBEI
φ0＝)1(344334430344334432BABACACAEIlBABADADAEI
由公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85)附表6.11查得
34433443BABADBDB＝2.441
34433443BABACBCB＝34433443BABADADA＝1.625
34433443BABACACA＝1.751
故 X0＝EIlEI203625.1441.2
＝626310567.53321.0142.7625.110567.53321.0441.2
＝0.0000309
φ0＝)751.1625.1(02EIlEI
＝)10567.53321.0142.7751.110567.53321.0625.1(662
＝－0.00000941
Xd＝0.0000309＋0.00000941×7.142＋0.0000361
＝0.000134
Xf＝dXX0＝000134.00000309.0＝0.2306
XH/2＝X0－φ0l0/2＋XQ/2＝X0－φ0l0/2＋1130485IEl
＝0.0000309＋0.00000941×2142.7＋
1402.0104.248142.7573
＝0.0000758
Xf/2＝dHXX2/＝000134.00000758.0＝0.5657
∴ η＝0.16×(0.23062+2×0.56572+0.2306×0.5657+0.5657+1)
＝0.3823
Gtp＝720＋0.3823×371.6＝862.1kN
∴ω12＝tpspsptpsptpsptpGGKKGGGKKKGGKKKGg2}4])({[)(2/1212211211
＝1.8624.91542}554186.287084.91541.8624]4.9154)554186.28708(6.287081.862{[4.9154)554186.28708(6.287081.8628.92/12
＝20.021
ω1＝4.474
T1＝474.42＝1.404
β1＝2.25×(404.145.0)0.95＝0.7634
Kitp＝ipisipisKKKK＝0.554186.287080.554186.28708＝18911.7kN/m
则 Eihs＝4.91547634.02.03.07.17.1891117.18911＝712.8kN
2)墩身自重在板式支座顶面的水平地震荷载
Ehp＝tphziGKCC1＝1.8627634.02.03.07.1＝67.1kN
支座顶面的水平地震力总和为
Eihs＋Ehp＝712.8＋67.1＝779.9kN
(四)墩柱截面内力及配筋计算(柱底截面)
1、荷载计算
上部恒载反力：4577.2kN
下部恒载重力：720＋2×185.8＝1091.6kN
作用于墩柱底面的恒载垂直力为
N恒＝4577.2＋1091.6＝5668.8kN
水平地震力：H＝779.9kN
水平地震力对柱底截面产生的弯矩为
M＝779.9×7.142＝5570.0kN•m
2、荷载组合(单柱)
1)垂直力：N＝5668.8/2＝2834.4kN
2)水平力：H＝779.9/2＝390.0kN
3)弯矩： M＝5570.0/2＝2785.0kN•m
3、截面配筋计算
偏心矩： e0＝Md/Nd＝2785.0/2834.4＝0.9826m
构件计算长度：l0＝2l＝2×5.6＝11.2m
i＝AI＝4/3.164/3.124＝0.325
l0/i＝11.2/0.325＝34.46>17.5
∴应考虑偏心矩增大系数η
η＝1＋212000)(/14001hlhe
h0＝r＋rs＝0.65+0.59＝1.24m
h＝2r＝2×0.65＝1.3m
ξ1＝0.2＋2.700he＝0.2+2.7×24.19826.0＝2.34>1.0
∴取 ξ1＝1.0
ξ2＝1.15－0.01hl0＝1.15－0.01×3.12.11＝1.064>1.0
∴取 ξ2＝1.0
η＝1＋0.10.1)3.12.11(24.1/9826.0140012＝1.067
ηe0＝1.067×0.9826＝1.048m
由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG
D62-2004)附录C有
配筋率 ρ＝DgrCeAeBrffsdcd00'
fcd＝13.8MPa
fsd’ ＝280MPa
g＝rs/r＝0.59/0.65＝0.9077
假定ξ＝0.33，
A＝0.6631，B＝0.4568，C＝-0.8154，D＝1.7903
ρ＝65.09077.07903.1048.18154.0048.16631.065.04568.02808.13＝0.01027
Nd≤Ar2fcd＋Cρr2fsd’
Ar2fcd＋Cρr2fsd’＝0.6631×0.652×13.8×103-0.8154×0.01027×0.652×280×103＝2875.5kN>Nd＝
