混凝土简支梁桥桥墩地震内力计算过程.doc

混凝土简支梁桥桥墩地震内力计算过程
柔性墩
一、桥梁基本概况：
（1）跨径布置：5*20m简支板梁桥；
（2）桥面宽度：0.5m（防撞栏）+6.5m（行车道）+0.5m（防撞栏）=7.5m；
（3）支承体系：每跨结构一端设置固定支座，一端设置板式橡胶支座；
（4）桥面铺装：C40防水混凝土，平均厚度为13cm；
（5）材料：主梁为C50混凝土，盖梁、墩柱、防撞栏均为C30混凝土；
（6）地震设防：场地地震动加速度峰值为0.1g，地震动反应特征周期为0.4s，抗震设防类别为B类，抗震设防烈度为7度，场地条件为Ⅲ类。
总体布置图见图1。

图1桥梁立面布置图
二、结构尺寸：
上部结构：主梁梁高0.9m，具体尺寸参见图2。

主梁横断面图

b）中板断面图c）边板断面图
图2上部结构具体尺寸图
下部结构：采用独柱式桥墩，墩高7.5m，桥墩直径1.8m，见图3.

a）平面图b）立面图
图3桥墩尺寸图

三、桥墩地震内力计算过程（不考虑地基变形）：
（1）柱式墩地震内力的计算简图如图3所示：

图3柱式墩地震内力计算简图

（2）顺桥向水平地震力的计算公式为：
本算例根据《公路桥梁抗震设计细则》规定属于柱式墩的规则桥梁。其顺桥向水平地震力可按照6.7.3之规定来计算。具体计算步骤如下：

①的确定：；
一跨主梁重量=
桥面铺装重量=
防撞栏重量=
一孔梁的重力
盖梁重力
墩身重力
墩身重力换算系数
由于不考虑地基变形，即，可根据静力挠度曲线求得：悬臂梁的静力挠度曲线为：，当时，；时，。由此可知，。
因此
由此可求得
②的确定
该值的确定与结构的基本周期相关。本算例桥墩的自振周期计算公式为
⑴为结构在顺桥向或横桥向作用于支座顶面或上部结构质量重心上单位水平力在该点引起的水平位移，可通过下式计算：。其中为桥墩的抗推刚度。本算例桥墩顺桥向的抗推刚度为：

故而，
⑵桥墩的自振周期为：

⑶确定Sh1
根据已知条件可知，特征周期为Tg=0.55s，结构的自振周期为T=0.34s，显然0.1s<T<Tg，因此，水平加速度反应谱Sh1的取值应根据下式计算：

③结构的顺桥向设计地震力为：

（3）横桥向水平地震力的计算公式为：（第6.7.2条）

①确定Sh1
在计算结构自振周期时，由于桥墩为柔性墩，故Gt的计算结果与顺桥向计算结果一致。因此其结构的自振周期为T1=0.34s。故水平加速度反应谱Sh1的取值仍为0.126g。
②的确定
的计算公式为：。为简化计算，本算例不对桥墩进行详细划分，仅将其视为一个分段，其重心位于桥墩一般位置，即3.75m高度处。
因为，故而。鉴于不考虑地基变形，即Xf=0，所以，
；

；；
因此，
③上部结构产生的横桥向内力E0hp：

④盖梁产生的横桥向内力E1hp：

⑤桥墩自身产生的横桥向内力E1hp：

⑥桥墩横向设计地震内力为：

实体墩
对于简支梁桥采用实体桥墩的情况，其地震力的计算可参照《细则》中的第6.7.2条之规定进行相应的计算。
该种情况下重力式桥墩顺桥向与横桥向的水平地震力均按下式计算：

一、结构资料
上部结构与柔性墩算例的上部结构参数取值相同。下部结构为实体墩，墩身截面尺寸见图4

a）平面图b）立面图
图4桥墩尺寸图
二、桥墩地震内力计算过程：（不考虑地基变形:Xf=0）
（1）纵桥向地震内力
①基本参数计算：
上部结构重力：
盖梁重力：
桥墩重力：
②Sh1的确定
结构自振周期T1的确定：
其中：
桥墩的抗推刚度：

结构的自振周期
根据已知条件可知，特征周期为Tg=0.55s，结构的自振周期为T=0.32s，显然0.1s<T<Tg，因此，水平加速度反应谱Sh1的取值应根据下式计算：

③的确定
的计算公式为：。为简化计算，本算例不对桥墩进行详细划分，仅将其视为一个分段，其重心位于桥墩一般位置，即3.75m高度处。
因为，故而。鉴于不考虑地基变形，即Xf=0，所以，
；

；；
因此，
④上部结构产生的纵桥向内力E0hp：

⑤盖梁产生的纵向地震内力E1hp：

⑥桥墩自身产生的纵向地震内力E3hp：

⑦设计地震内力E：

（2）横桥向地震内力
①基本参数计算：
上部结构重力：
盖梁重力：
桥墩重力：
②的确定
的计算公式为：。为简化计算，本算例不对桥墩进行详细划分，仅将其视为一个分段，其重心位于桥墩一般位置，即3.75m高度处。
因为，故而。鉴于不考虑地基变形，即Xf=0，所以，
；

；；
因此，
③Sh1的确定
结构自振周期T1的确定：
其中：
桥墩的抗推刚度：

结构的自振周期
根据已知条件可知，特征周期为Tg=0.55s，结构的自振周期为T=0.11s，显然0.1s≤T≤Tg，因此，水平加速度反应谱Sh1的取值应根据下式计算：

④上部结构产生的纵桥向内力E0hp：