江心岛40米梁Pm35~Pm47地震反应计算计算书

设计计算书

项目编号： 2007区98 设计阶段： 施工图设计 项目名称： 哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥工程 子项或构筑物名称： 江心岛40米梁Pm36~Pm地震反应计算 计算专业： 桥梁 计算书册数：

第 册

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年 月 日 年 月 日 年 月 日 年 月 日

上海市政工程设计研究总院

江心岛引桥地震反应计算

1． 计算依据

(1) 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）

(2) 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004） (3) 《公路桥涵地基与基础与设计规范》（JTJ24—85） (4) 《城市桥梁设计准则》（CJJ11-93） (5) 《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98） (6) 《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000） (7) 《公路工程抗震设计规范》（JTJ004—）

2． 动力特性分析

采用MIDAS/Civil V6.7建立空间杆系有限元分析模型，共计697个梁单元。本模型包括江心岛全部5联6*40的上部梁结构、桥墩、承台、桩，并按照拟定的支座布置形式确定了上下部结构的耦合形式，以求得准确地反映桥梁结构的地震响应。本模型为准确模拟桩-土相互作用在地震响应中的影响，使用同济大学《桥梁桩基础空间静力分析程序》(BCAD_PILE)计算承台底群桩抗力刚度。江心岛40m梁基础分别考虑了无冲刷和局部冲刷（108.2m），工况的地震反应。

结构动力分析模型如下图所示。

江心岛结构动力分析模型

3． 分析模型 3.1地震输入

根据黑龙江省地震工程研究院编制的《道外二十道街跨松花江大桥及引道工程场地地震安全性评价报告》的结果，本项目中设计地震加速度反应谱为：

Sa(T)Amax(T)

式中:

T---反应谱的周期值（单位为秒）; Sa（T）---反应谱的谱值（单位为gal）; Amax ---设计加速度峰值（单位为gal）;

β（T）---动力放大系数反应谱。 本工程场地设计地震动反应谱公式形式为： 1(max1)T0.04T10.04(T)maxcTgmaxT式中: T---反应谱周期； Tg---反应谱特征周期； βmax---反应谱最大值。 在Tg3.2承台底抗力刚度

本模型为准确模拟桩-土相互作用在地震响应中的影响，使用同济大学《桥梁桩基础空间静力分析程序》(BCAD_PILE)计算承台底群桩抗力刚度。江心岛40m梁基础分别考虑了无冲刷和局部冲刷（108.2m），工况的地震反应。

得出承台底抗力刚度为： 工况1：（不考虑冲刷）

NXNYNZMXMYMZ7.75E+040.00E+000.00E+000.00E+001.91E+050.00E+000.00E+007.24E+040.00E+00-1.83E+050.00E+000.00E+000.00E+000.00E+008.E+050.00E+000.00E+000.00E+000.00E+00-1.83E+050.00E+002.62E+060.00E+000.00E+001.91E+050.00E+000.00E+000.00E+005.43E+060.00E+000.00E+00UX0.00E+00UY0.00E+00UZ0.00E+00X0.00E+00Y7.09E+05Z

此时，刚度矩阵中的单位为N：t；M：t*m；U：m；：rad。 工况2：（考虑冲刷至113.2）

NX6.21E+04NY0.00E+00N0.00E+00ZMX0.00E+00MY1.72E+05M0.00E+00Z0.00E+005.84E+040.00E+00-1.65E+050.00E+000.00E+000.00E+000.00E+008.49E+050.00E+000.00E+000.00E+000.00E+00-1.65E+050.00E+002.56E+060.00E+000.00E+001.72E+050.00E+000.00E+000.00E+005.32E+060.00E+000.00E+00UXU0.00E+00Y0.00E+00UZ0.00E+00X0.00E+00Y5.95E+05Z

此时，刚度矩阵中的单位为N：t；M：t*m；U：m；：rad。 工况3：（考虑冲刷至108.2）

NX1.41E+04NY0.00E+00N0.00E+00ZMX0.00E+00MY7.10E+04M0.00E+00Z0.00E+001.37E+040.00E+00-6.93E+040.00E+000.00E+000.00E+000.00E+007.53E+050.00E+000.00E+000.00E+000.00E+00-6.93E+040.00E+002.12E+060.00E+000.00E+007.10E+040.00E+000.00E+000.00E+004.56E+060.00E+000.00E+00UXU0.00E+00Y0.00E+00UZ0.00E+00X0.00E+00Y2.02E+05Z

其中：刚度矩阵中的单位为N：t；M：t*m；U：m；：rad。 3.3荷载组合工况

荷载组合I：(简记：d+SRSS(x+z)) 恒载+SRSS(纵桥向地震力+横桥向地震力) 荷载组合II：(简记：d-SRSS(x+z)) 恒载-SRSS(纵桥向地震力+横桥向地震力) 荷载组合III：(简记：d+SRSS(y+z)) 恒载+SRSS(横桥向地震力+横桥向地震力) 荷载组合IV：(简记：d-SRSS(y+z))

恒载-SRSS(横桥向地震力+横桥向地震力) 4． 抗震分析结果 根据上述要求，采用弹性反应谱方法对结构的地震反应进行了计算。 4.1自振周期及振型 结构自振的前二十阶振型及周期如下表所示。 震型序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 频率 频率 周期 (sec) (rad/sec) (cycle/sec) 2.7275 2.750485 2.837269 2.95959 3.206134 5.667558 5.7888 6.075715 6.260109 6.476386 6.734537 7.009985 7.525376 8.116599 8.6691 9.177801 11.58473 12.72019 13.94523 15.08577 0.434095 0.437753 0.451565 0.471033 0.510272 0.90202 0.938678 0.96698 0.996327 1.030749 1.071835 1.115674 1.197701 1.291797 1.379315 1.460692 1.843766 2.024482 2.219453 2.400975 振型描述 2.3033 第一联主梁纵向飘移 2.284392 第二联主梁纵向飘移 2.214519 第三联主梁纵向飘移 2.122992 第四联主梁纵向飘移 1.959739 第五联主梁纵向飘移 1.108623 1.065328 1.034147 1.003686 0.970168 0.93298 0.6319 0.834933 0.774116 0.724998 0.684607 0.542368 0.493954 0.450562 0.4197 主梁侧弯 主梁侧弯 主梁侧弯 主梁侧弯 主梁侧弯 主梁侧弯 主梁侧弯 主梁侧弯 主梁侧弯 主梁侧弯 主梁侧弯 主梁侧弯 主梁侧弯 主梁侧弯 主梁侧弯 4.2桥墩底部截面内力 在抗震设防水准II下的桥墩底面内力如下表所示： 轴向 单元 (kN) (kN) (kN*m) 剪力-z 弯矩-y 单元 轴向 (kN) 剪力-y (kN) 弯矩-z (kN*m) d+SRSS(x+z)-II pm36 pm37 pm38 pm39 pm40 pm41 pm42 pm43 pm44 pm45 -19463 -16285 -194 -16072 -18848 -13856 -18531 -15603 -16127 -15732 729 701 3582 672 634 601 565 580 4038 608 79 6748 49360 5970 5093 4484 33 4132 47461 4627 pm36 pm37 pm38 pm39 pm40 pm41 pm42 pm43 pm44 pm45 d+SRSS(y+z)-II -19463 -16288 -194 -16074 -18848 -13856 -18531 -15605 -16126 -15735 1246 1530 1678 1387 1294 1115 1307 1308 1334 1334 21861 24438 24566 21509 18544 16056 16767 17378 18040 18623 pm46 pm47 pm48 pm49 pm50 pm51 pm52 pm53 pm54 pm55 pm56 pm57 pm58 pm59 pm60 pm61 pm62 pm63 pm -18680 -14000 -18885 -15883 -16332 -15822 -19029 -13951 -168 -15933 -16585 -16245 -19184 -14414 -19313 -16196 -16604 -16043 -188 601 590 633 631 3730 615 4 616 650 655 3473 697 704 701 715 692 3445 668 655 4497 5209 5382 5279 48182 5003 5994 4865 5593 5380 49518 6602 51 6817 6992 6388 49554 5811 5761 pm46 pm47 pm48 pm49 pm50 pm51 pm52 pm53 pm54 pm55 pm56 pm57 pm58 pm59 pm60 pm61 pm62 pm63 pm -18680 -13998 -18885 -15886 -16332 -15825 -19029 -13950 -168 -15936 -16585 -16248 -19184 -14413 -19313 -16199 -16604 -16046 -188 1455 1391 1493 1605 1611 15 1267 1310 1187 1336 1304 1375 1579 1710 1462 1462 1315 1243 1093 19684 20373 21963 23207 23397 22847 20149 120 18438 19701 20819 22749 25246 26758 24747 23228 20914 18807 16303 d-SRSS(x+z)-II pm36 pm37 pm38 pm39 pm40 pm41 pm42 pm43 pm44 pm45 pm46 pm47 pm48 pm49 pm50 pm51 pm52 pm53 pm54 pm55 pm56 pm57 pm58 pm59 pm60 pm61 pm62 -22216 -19950 -20700 -19739 -21547 -15633 -21188 -19203 -20269 -19326 -21345 -15798 -21577 -19510 -20510 -19440 -21726 -15738 -21674 -19588 -20791 -197 -21906 -16261 -22046 -19845 -20816 -729 -701 -3582 -672 -634 -601 -565 -580 -4038 -608 -601 -673 -633 -631 -3730 -615 -4 -616 -650 -655 -3473 -697 -704 -701 -715 -692 -3445 -79 -6748 -49360 -5970 -5093 -4484 -33 -4132 -47461 -4627 -4497 -5003 -5382 -5279 -48182 -5003 -5994 -4865 -5593 -5380 -49518 -6602 -51 -6817 -6992 -6388 -49554 d-SRSS(y+z)-II pm36 pm37 pm38 pm39 pm40 pm41 pm42 pm43 pm44 pm45 pm46 pm47 pm48 pm49 pm50 pm51 pm52 pm53 pm54 pm55 pm56 pm57 pm58 pm59 pm60 pm61 pm62 -22216 -19947 -20700 -19737 -21547 -15633 -211 -19200 -20270 -19322 -21345 -15800 -21577 -19507 -20510 -19438 -21726 -15740 -21674 -19585 -20791 -194 -21906 -16262 -22046 -19842 -20817 -1246 -1530 -1678 -1387 -1294 -1115 -1307 -1308 -1334 -1334 -1455 -1391 -1493 -1605 -1611 -15 -1267 -1310 -1187 -1336 -1304 -1375 -1579 -1710 -1462 -1462 -1315 -21861 -24438 -24566 -21509 -18544 -16056 -16767 -17378 -18040 -18623 -19684 -20373 -21963 -23207 -23397 -22847 -20149 -120 -18438 -19701 -20819 -22749 -25246 -26758 -24747 -23228 -20914 pm63 pm -19716 -21717 -668 -655 -5811 -5761 pm63 pm -19713 -21717 -1243 -1093 -18807 -16303 4.2承台底部截面内力 在抗震设防水准II下的承台底面内力如下表所示： 轴向 单元 (kN) (kN) (kN*m) 剪力-z 弯矩-y 单元 轴向 (kN) 剪力-y (kN) 弯矩-z (kN*m) d+SRSS(x+z)-II pm36 pm37 pm38 pm39 pm40 pm41 pm42 pm43 pm44 pm45 pm46 pm47 pm48 pm49 pm50 pm51 pm52 pm53 pm54 pm55 pm56 pm57 pm58 pm59 pm60 pm61 pm62 pm63 pm -22055 -18872 -19082 -18662 -21443 -147 -21128 -18195 -18718 -18324 -21276 -165 -21478 -18473 -119 -18412 -21617 -16542 -21561 -18526 -19173 -18834 -21780 -16996 -21906 -18788 -191 -18634 -21581 877 872 3612 866 855 842 821 828 4065 841 838 850 855 853 3760 848 863 851 862 859 3506 871 869 884 872 869 3478 8 8 9841 27 58326 8135 7232 6543 5919 61 57578 6676 6542 7265 7441 7337 57526 7058 8052 6934 7749 7528 58212 8779 8622 09 9173 8561 58176 7972 7921 -9841 -27 -58326 -8135 -7232 -6543 -5919 -61 pm36 pm37 pm38 pm39 pm40 pm41 pm42 pm43 pm36 pm37 pm38 pm39 pm40 pm41 pm42 pm43 pm44 pm45 pm46 pm47 pm48 pm49 pm50 pm51 pm52 pm53 pm54 pm55 pm56 pm57 pm58 pm59 pm60 pm61 pm62 pm63 pm d+SRSS(y+z)-II -22054 -18875 -19081 -186 -21443 -146 -21127 -18196 -18716 -18327 -21275 -16585 -21477 -18475 -118 -18414 -21617 -16538 -21561 -18528 -19171 -18837 -21780 -16995 -21906 -18790 -19188 -18636 -21580 1341 1599 1712 1451 1335 1145 1334 1337 1362 1362 1484 1427 1531 14 17 1678 1313 1358 1249 1399 1352 1456 12 1776 1530 1515 1353 1272 1156 24955 28287 28827 24992 21808 18869 20097 20708 21440 22023 23390 23905 25763 272 27501 27039 23363 22215 21410 23033 24105 26173 29200 31044 28408 26908 24241 21960 19033 d-SRSS(x+z)-II pm36 pm37 pm38 pm39 pm40 pm41 pm42 pm43 -248 -22627 -23377 -22414 -24217 -18307 -23856 -21875 -877 -872 -3612 -866 -855 -842 -821 -828 d-SRSS(y+z)-II -240 -22624 -23378 -22412 -24217 -18307 -23857 -21874 -1341 -1599 -1712 -1451 -1335 -1145 -1334 -1337 -24955 -28287 -28827 -24992 -21808 -18869 -20097 -20708 pm44 pm45 pm46 pm47 pm48 pm49 pm50 pm51 pm52 pm53 pm54 pm55 pm56 pm57 pm58 pm59 pm60 pm61 pm62 pm63 pm -22943 -21998 -24014 -18474 -24249 -22185 -23187 -22116 -24403 -18412 -24346 -22260 -23468 -22572 -24575 -144 -24718 -22518 -23496 -22390 -243 -4065 -841 -838 -850 -855 -853 -3760 -848 -863 -851 -862 -859 -3506 -871 -869 -884 -872 -869 -3478 -8 -8 -57578 -6676 -6542 -7059 -7441 -7338 -57526 -7058 -8052 -6934 -7749 -7528 -58212 -8779 -8622 -08 -9173 -8561 -58176 -7972 -7921 pm44 pm45 pm46 pm47 pm48 pm49 pm50 pm51 pm52 pm53 pm54 pm55 pm56 pm57 pm58 pm59 pm60 pm61 pm62 pm63 pm -22945 -21995 -24014 -18479 -24250 -22183 -23188 -22114 -24404 -18416 -24346 -22258 -23469 -22569 -24575 -145 -24718 -22516 -23497 -22388 -24390 -1362 -1362 -1484 -1427 -1531 -14 -17 -1678 -1313 -1358 -1249 -1399 -1352 -1456 -12 -1776 -1530 -1515 -1353 -1272 -1156 -21440 -22023 -23390 -23905 -25763 -272 -27501 -27039 -23363 -22215 -21410 -23033 -24105 -26173 -29200 -31044 -28408 -26908 -24241 -21960 -19033 其中：pm35-pm41为第一联；pm41-pm47为第二联；pm47-pm53为第三联；pm53-pm59为第四联；pm59-pm65为第五联。Pm41、pm47、pm53、pm59、为交界墩，pm38、pm44、pm50、pm56、pm62为固定墩。