城市高架桥梁采用双固定墩的抗震设计.pdf

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1、第4期(总第147期)2010年8月中圄千跋j柱No．4(SeriaINo．147)CHINAMUNICIPALENGINEERINGAug．2010城市高架桥梁采用双固定墩的抗震设计陈巧珊(上海市城市建设设计研究院，上海200125)摘要：上海北翟路和中环线浦东段高架工程，从结构静力与抗震协调出发，引入双固定墩的设计思路。通过高架桥梁地震力计算分析，指出双固定墩情况下，在地震时，单桩轴力比单固定墩的设计要小得多，甚至能低于静力荷载。从而设计时采用双固定墩，并配以相适应的支座构造，可有效降低下部结构材料投入，节约工程造价。关键词：城市高架；双固定墩；抗震；下部结构；造价中图分类号：U4

2、48．282．55文献标识码：A文章编号：1004-4655(2010)04-0029—03城市高架桥梁结构特点是总长较长．同一桥型往往多次重复。多跨连续梁桥具有结构形式简单、施工方便、经济性好、行车舒适等特点，故在工程实际中得到了广泛的应用。例如．建设中的上海北翟路高架桥梁．标准结构采用35m+35m三跨预应力混凝土连续箱梁。桥梁宽度24m：中环线浦东段高架桥梁，同样的跨径组合。桥宽为30．5m。这两个工程的桥梁横断面均采用整体式单箱多室弧形断面，桥墩采用双立柱式中央墩．一般立柱高度10m左右。标准段结构虽然跨径不很大，但桥面较宽，相对于上部结构而言．桥墩体量和刚度就显得很小，桥墩反

3、力较大。立柱受力较大，中环线浦东段的中墩立柱支座吨位达18000kN。与一般的桥梁结构相比较．“头重脚轻”的高架桥梁在地震荷载作用下．上部结构较大的质量和惯性力对结构抗震而言是很不利的。上海高架桥梁设计中一般将一个中墩设为同定墩(制动墩)。在地震力作用下．连续梁桥一联的纵向水平地震力大部分由固定墩来承受。地震荷载效应一般均大于使用阶段的荷载组合．如纯粹依靠提高固定墩强度来抵抗地震作用．需增加材料投入。从总体来说这是不经济的。1双固定墩设计思路在北翟路和中环线浦东段高架桥梁抗震设计中．提出了一联连续梁采用双固定墩的设计思路。通过支座构造措施．在地震荷载作用下．可由两个中墩共同参与承担一联

4、连续梁的纵向水平地震力。2高架桥梁地震力计算分析2．1计算方法与参数的比较选择在对高架结构的地震力分析中主要采用规范反收稿El期：2010-05—15应谱的方法进行。为了正确取用计算时三维模型所采用的参数与手段．找到决定结构抗震设计的主要因素与矛盾．首先对模型计算中各参数或条件在不同情况下结构的内力反应进行比较。取北翟路高架桥梁为例进行分析。1)桩基模拟方法比较。计算采用MIDAS建立三维分析模型，上部结构、立柱与承台均按实际结构进行建模。桩基有两种方法可以模拟：一是按实际钻孔桩基模拟，各桩基分别与承台刚性连接．地基用各层地基土的试验m值换算成弹簧支承刚度．形成对不同深度桩基的水平面边

5、界条件．即用土弹簧模拟地基土对桩基的约束作用．这样就直接能通过程序计算得到桩基内力：另一种方法是用m法先计算出群桩基础的三向刚度．用具有此刚度的弹簧支承替代桩基．结构分析后将得到的承台底内力再用m法代入。计算出桩基内力。针对本项目．为得到比较安全并合理的计算方法。分别用这两种方法进行了计算比较。对10nl与15nl墩高两种结构进行地震力组合分析．得到的单墩制动及双墩制动下的桩基内力结果见表l。表1桩基单桩轴力计算结果比较kN弹簧交承替代Pl模拟实际桩基P2(P2一P1)／Pl地震组合15mlOm15mlOm15m10m单同定墩28902802303230274．93％8．02％纵向双固

6、定墩25662484261326431．83％6．43％单周定墩240422942532243l5．30％5．96％横向双固定墩24042294253224315．30％5．96％注：本次计算采用i5根榔oomm钻孔桩基础。中圄千丛暑张陈巧珊：城市高架桥梁采用双固定墩的抗震设计2010年第4期从表I可以看出．在采用同样基础结构中．按实际桩基模拟的整个模型．桩基本身作为质点自重参与地震力反应．计算出来的内力与用弹簧支承替代桩基的内力相差较大。且比后者大5％，故能更真实地反映桩基在地震力作用下的内力情况。因此采用实际桩基模拟的计算方法较为准确。2)模拟桩长取用。在MIDAS里进行结构模拟时

7、，原则上基础的模拟应按照实际桩长建立模型。但桩身过弹性零点以后．弯矩迅速衰减。轴力主要只受到桩重本身和桩侧土摩擦的影响．而这部分影响是无需通过三维程序计算的．可以进行手算。同时模拟部分桩长如能既接近真实受力情况．又减少模型单元数．方便程序运行计算。则可以大大简化计算，降低计算量。对本项目而言．以平均50m桩长为例，计算了在同样结构、同样地震力反应谱作用时。不同桩长模型的桩基最大轴力情况见图l。可以看出，模拟桩长对单桩轴力的影响在30m以前较大，