桩柱式桥墩抗震计算V4.0

数据输入：1、基本数据及地质资料桥梁名称渤海大道青三线桥梁工程地震动峰值加速度0.2g区划图上的特征周期0.35s场地土类型2地基土的比例系数10000kN/m42、上部构造数据一联桥孔数3孔一孔上部结构重力18600kN3、桥墩数据柱混凝土强度等级C40柱主筋种类2柱主筋保护层0.06m桩长30m桩基混凝土强度等级C35桩基主筋种类2桩基主筋保护层0.08m墩号1号墩2号墩一座桥墩横向柱的个数(个)333333333盖梁高度000000000盖梁加挡块重力(kN)000000000柱的高度(m)7.57.57101010101010桩柱式桥墩抗震计算V4.0桥梁抗震设防类别B柱的直径(m)1.61.61.61.61.61.61.61.61.6柱主筋直径(mm)323232323232323232地系梁重力(kN)000000000桩顶至一般冲刷线的距离(m)222222222桩基直径(m)2.52.52.52.52.52.52.52.52.5桩基主筋直径(mm)252525252525252525墩顶恒载反力(kN)9550955095509550955095509550955095504、支座数据一座桥墩上板式橡胶支座的数量1个一个板式橡胶支座的总厚度0.2m支座垫石的厚度0.07m一个板式橡胶支座的面积1m2说明：B'为“高速公路、一级公路上的特大桥、大桥”B为“高速公路、一级公路上的中桥、小桥，二级公路上的特大桥、大桥”C为“二级公路上的中桥、小桥，三、四级公路上的特大桥、大桥”D为“三、四级公路上的中桥、小桥”0.05~0.400.35、0.40、0.451为“Ⅰ类场地”，2为“Ⅱ类场地”，3为“Ⅲ类场地”，4为“Ⅳ类场地”，2~10不等跨桥输入为‘一联上部结构的总重力／桥孔数’20~501为“R235”，2为“HRB335”，3为“HRB400”，4为“KL400”20~501为“R235”，2为“HRB335”，3为“HRB400”，4为“KL400”≥0.06m不包括盖梁高度桩柱式桥墩抗震计算V4.0≥12mm≥0.8m≥16mm包括橡胶层和钢板总厚度(一)设计资料1、基本数据及地质资料桥梁抗震设防类别B类地震动峰值加速度A=0.20g区划图上的特征周期0.35sξ=0.05场地土类型Ⅱ类场地地基土的比例系数m=10000kN/m42、上部构造数据一联桥孔数3一孔上部结构重力18600kN3、桥墩数据柱混凝土强度等级C40柱主筋种类HRB335柱主筋保护层0.06m桩基混凝土强度等级C35桩基主筋种类HRB335桩基主筋保护层0.08m1号墩2号墩横向柱个数(个)33盖梁高度(m)00盖梁加挡块重力(kN)00柱的高度(m)7.57.5柱的直径(m)1.61.6柱主筋直径(mm)3232地系梁重力(kN)0022桩基直径d(m)2.52.5桩基主筋直径(mm)2525墩顶恒载反力Ri(kN)955095505、技术标准与设计规范1)中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004)2)中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)3)中华人民共和国行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63—2007)阻尼比渤海大道青三线桥梁工程桩柱式桥墩抗震计算墩号桩顶至一般冲刷线的距离(m)4)中华人民共和国行业推荐性标准《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02-01—2008)(二)恒载计算1、一孔上部恒载重力18600kN2、下部恒载重力1号墩2号墩0000377.0377.0245.4245.4(三)水平地震力计算1、E1地震作用下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力式中：Smax(5.5T+0.45)T＜0.1s相应水平方向的加速度反应谱值S=Smax0.1s≤T≤Tg(5.2.1)Smax(Tg/T)T＞Tg水平设计加速度反应谱最大值Smax=2.25CiCsCdA(5.2.2)其中：抗震重要性系数Ci=0.43表3.1.4-2场地系数Cs=1.0表5.2.2阻尼调整系数Cd=1.05.2.4水平向设计基本地震动加速度峰值A=1.96m2/s∴Smax=1.9特征周期Tg=0.35s表5.2.3对于板式橡胶支座的梁桥基本周期T1=2π/ω1(A.2.2)一联全部板式橡胶支座抗推刚度之和K1=相应于一联上部结构的桥墩个数n=2其中：第i号墩上板式橡胶支座数量ns=1(6.7.4-1)1)盖梁加挡块重力Gcp(kN)2)地系梁重力Px(kN)3)一个柱重力Pd(kN)Eihs=墩号(A.2.1)ω12=kis=4)一般冲刷线以上一个桩基重力Pz(kN)其中：一座桥墩板式橡胶支座抗推刚度gGSkksphniitpitp/11tpspsptpsptpsptpGGKKGGGKKKGGKKKGg2}4])({[)(2/1212211211niisk1snjrdtAG1板式橡胶支座的动剪切模量Gd=1200kN/m2板式橡胶支座面积Ar=1m2板式橡胶支座橡胶层总厚度∑t=0.149m∴kis=8053.7kN/mK1=16107.4kN/m一联桥墩墩顶抗推刚度之和K2=一座桥墩墩顶抗推刚度之和kip=3IE/li3支座垫石+支座厚度=0.27m1号墩2号墩墩高l(m)7.57.522li(m)9.779.77Ec2=32500MPaEc1=31500MPa桩惯矩I1=π×d4/641号墩2号墩0.32170.32178.36E+068.36E+061.91751.91754.83E+074.83E+07h1(m)9.59.5h2(m)7.57.56.93E-086.93E-08EI(kN·m2)1.44E+071.44E+07Kip(kN/m)139177.8139177.8K2=########kN/m一联上部结构的总重力Gsp=55800kN桥墩对板式橡胶支座顶面处的换算质点重力Gtp=Gcp+ηGp其中：1号墩2号墩001867.31867.3墩身重力换算系数η=0.16(Xf2+2Xf/22+XfXf/2+Xf/2+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：盖梁重力Gcp(kN)E1I1=0.8Ec1I1(kN·m2)E2I2=0.8Ec2I2(kN·m2)桩采用C35混凝土，则墩号桩顶至一般冲刷线的距离(m)柱采用C40混凝土，则桩惯矩I1(m4)墩号柱惯矩I2(m4)1/(EI)=墩号一般冲刷线以上墩身重力Gp(kN)niipk12231211312)/()/(1IEhhIEhh1号墩2号墩l0=li(m)9.779.772.16E-052.16E-053.153.15桩在土中的变形系数α=0.23060.2306桩长h=30m∴αh=6.9m2.5m取αh＝4.0，故kh＝0从而有X0=φ0=由《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)表P.0.8查得=2.4407=1.6210=1.6210=1.7506故1号墩2号墩1.03E-051.03E-05-2.17E-06-2.17E-065.30E-055.30E-050.19400.19401.16E-051.16E-053.25E-053.25E-050.61280.61280.40330.4033Gtp(kN)753.0753.02.6772.677ω1(1/s)1.6361.6360.10.1T1(s)3.8403.840Tg=0.35Tg=0.35∴S=0.17300.1730Xf=X0/Xd墩号X0桩的计算宽度(m)b1=0.9(d+1)b1≤2dω12φ0Xd墩号Xf/2=XH/2/XdXQ/2=5l03/(48E2I2)XH/2=X0-φ0l0/2+XQ/2ηXQ=l03/(3EI)(m)344334431120344334431131BABACBCBIElBABADBDBIE)1(3443344311034433443112BABACACAIElBABADADAIE34433443BABADBDB34433443BABACBCB34433443BABACACA5111IEmb34433443BABADADAKitp=Eihs(kN)492.0492.02)墩身自重在板式支座顶面的水平地震荷载(6.7.4-3)1号墩2号墩13.313.32、E2地震作用下顺桥向水平地震力计算抗震重要性系数Ci=1.3表3.1.4-21号墩2号墩(四)E1地震作用下墩柱截面内力及配筋计算(柱底截面)1、荷载计算1号墩2号墩955095501131.01131.010681.010681.0505.3505.3505.3×505.3×7.8=7.8=3926.13926.12、荷载组合(单柱)1号墩2号墩3560.33560.3168.4168.41308.71308.73、截面配筋计算1号墩2号墩0.3680.36815150.40.437.5037.5076137613墩号水平地震力H震(kN)M震(kN·m)墩号轴向力的偏心矩e0=Md/Nd(m)桥墩组合抗推刚度上部恒载反力(kN)下部恒载重力(kN)作用于墩柱底面的恒载垂直力N恒(kN)长细比l0/i水平地震力对柱底截面产生的弯矩墩号垂直力Nd(kN)水平力Hd(kN)弯矩Md(kN·m)构件的计算长度l0=2l(m)惯性半径i=(m)墩号Ehp=Sh1Gtp/g(kN)(kN/m)墩号支座顶面的水平地震力总和Eihs+Ehp(kN)Ehzb=Eihs+Ehp(kN)支座顶面的水平地震力总和505.3505.31527.61527.6ipisipisKKKKAI17.517.5考虑考虑偏心矩增大系数η=式中：1号墩2号墩1.541.541.61.60.8440.8441.01.00.8440.8441.0561.0561.01.01.0001.000∴η1.2221.2220.4490.449由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)附录C有fcd=18.4MPafsd'=280MPa1号墩2号墩0.9250.9250.200.200.32440.32440.26280.2628-1.5296-1.52961.42161.4216∴ρ=-0.00244-0.00244γb=11号墩2号墩4488.34488.3Nd(kN)3560.33560.3∴纵向钢筋面积3232墩号ξ1=0.2+2.7e0/h0g=rs/r配筋率ABCD长细比l0/i假定ξ=墩号Ar2fcd+Cρr2fsd'As=ρπr2(m2)主筋直径∴偏心矩增大系数墩号截面高度h=2r(m)截面有效高度h0=r+rs(m)∴荷载偏心率对截面曲率的影响系数ξ1ξ2=1.15-0.01l0/h∴构件长细比对截面曲率的影响系数ξ2ηe0-0.00490ρ=-0.00490212000)(/140011hlheDgrCeAeBrffsdcd00'00A(m2)0.000000.00000As(m2)-0.00490-0.00490(五)E1地震作用下一般冲刷线处桩截面内力及配筋计算1、荷载计算1号墩2号墩955095501867.31867.311417.311417.3505.3505.3505.3×505.3×9.779.774936.74936.72、荷载组合(单桩)1号墩2号墩3805.83805.8168.4168.41645.61645.63、截面配筋计算1号墩2号墩0.4320.43219190.6250.62530.4030.4017.517.5考虑考虑偏心矩增大系数η=式中：1号墩2号墩2.422.422.52.50.6820.6821.01.0截面高度h=2r(m)ξ1=0.2+