第１３卷 第６期 中 国水运 ＶｏＩ．１３ Ｎｏ．６ ２０１３芷 ６月 Ｃｈ ｉ ｎａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｊｕｎｅ ２０１３ 基于Ｍｉｄａｓ／Ｃｉｖｉｌ的大跨度预应力砼 连续刚构桥的抗震分析与设计 周红成 （中山市规划设计院，广东中山５２８４００） 摘要：文中以中山市纵二线翠竹互通主线桥为工程背景，运用有限元软件Ｍｉｄａｓ／Ｃｉｖｉｌ建立模型，运用反应谱法计 算该桥的地震响应，并分析桥梁下部结构在Ｅ１、Ｅ２地震力作用下的受力情况，为结构设计提供理论依据。 关键词：Ｍｉｄａｓ／Ｃｉｉｖｌ；大跨径预应力砼连续刚构；抗震分析 中图分类号：Ｕ４４８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９７３（２０１３）０６—０２６７—０３ 一、工程背景 表１ 混凝土力学指标表 纵二线公路工程是中山市规划干线公路网的重要组成部 分，在中山市及区域Ｊｌ生公路网中，具有极其重要的交通地位， 主要承担南北向过境交通功能，是珠三角经济互动的命脉之 一０ 项目地处珠江三角洲沉积区。据记载，珠江三角洲地区 自１３７２年以来，先后在广州、四会、鹤山、南海、珠海磨 刀门、高要、中山小榄发生９次４．７￣５．５级地震，其中 １９０５￣１９４０年间就有５次，１９７０年又在台山、清远、宝安 ２．结构荷载取值 等地出现了一系列小震群，表明本世纪以来，地震活动较为 （１）永久作用 频繁。工作区附近纪录的最大地震有番禺４．５级，中山小榄 １）一期恒载 ５．０级。 混凝土容重取２６ＫＮ／ｍ。。 二、桥型概述 ２）二期恒载 本桥在Ｋ１０＋９５０．４５４处跨越广澳高速公路，路线与广 包括桥面铺装、防撞栏等，以均布荷载计入，合计均布 澳高速公路的交角较小，需要采用大跨径桥梁一跨跨越广澳 载为９５．４ＫＮ／ｍ。 高速公路（包括规划预留车道），跨径约１ １０ｍ；跨越广澳高 （２）偶然作用 速公路后需要跨越中石化成品油管道、中海天然气管道和南 根据 建筑抗震设计规范 （ＧＢ ５００１ １—２００１）、 中国 溪，最小跨径约１００ｍ。从结构受力、施工难度和造价方面 地震动参数区划图 （ＧＢ １８３０６—２００１），本项目区地震基 考虑，主桥采用（６０＋２ ｘ １１０＋６０）１ＴＩ单箱双室预应力混凝 本烈度Ⅶ度（地震动峰值加速度０．１０ｇ）。依据交通部颁发的 土变截面连续刚构，下部结构采用双肢薄壁墩、钻孔桩基础， 公路桥梁抗震设计细则 （ＪＴＧ／Ｔ Ｂ０２１—０１—２００８）规定， 如下图１所示。 按照桥梁抗震设防等级８级对该区域内的桥梁等构造物进行 抗震设防。 根据 公路桥梁抗震设计细则 的３．１条，本桥为单跨 不超过１５０ｍ的特大桥，抗震设防类别为Ｂ类。设防目标： Ｅ １地震荷载作用下，一般不受损坏或不需修复可继续使用； 图１ 翠竹互通主线桥立面图 Ｅ２地震荷载作用下，应保证桥梁不致倒塌或产生严重结构损 主桥箱梁横断面采用单箱双室，箱梁顶宽１，５５０ｃｍ，底 伤，经临时加固后可供维持应急交通使用。结合本桥实际情 宽９５０ｃｍ，翼缘板悬臂长度３００ｃｍ。根部梁高６５０ｃｍ（高 况，设计中按Ｅ１与Ｅ２地震作用下，结构均处于弹性阶段， 跨比１／１６．９），跨中梁高２５０ｃｍ（高跨比１／４４），箱梁高 以此验算结构的安全性。 度和底板厚度按二次抛物线变化，顶板等厚。箱梁设二向预 根据 细则 的９．３．６条规定，混凝土梁桥、拱桥的阻 应力，纵向、横向均采用预应力钢绞线。 尼比不宜大于０．０５，因此在这里取阻尼比为０．０５。按抗震 三、计算参数 规范９．３．１条，本次抗震计算采用多振型反应谱法进行计算。 １．主要材料及计算参数 收稿日期：２０１３—０２—０３ 作者简介：周红成（１９８１一）男，中山市规划设计院工程师。 一 ２７２ 中国水运 第１３卷 与水工构筑物同时施工，干管一般沿码头后沿布置，可与其 它管线如给水或消防管线一道布置，共用管架。 集水池内输水泵可选择潜水排污泵或渣浆（矿浆）泵， 矿污水工艺流程类似）如图１。 应允许通过少量大固体颗粒，且具有寿命长、维修方便、效 率高、运行安全可靠的特点。当码头规模不大、集水池数量 较少时，输送泵可采用自动控制方式，即设置自动启泵和停 泵水位，当降雨后集水池达到高位时，输水泵自动启动，当 集水排完后达到低位时，自动停泵。输水泵采用自动控制方 图１含煤污水处理工艺流程图 在实际设计中，混凝沉淀单元可采用一体化净水装置。 散货污水收集至污水沉淀池静止沉淀后，上清液由污水提升 式时，整个管路按照泵的并联考虑其流量和扬程。当码头规 模较大、集水池数量较多时，各集水池宜采用人工启泵、浮 球阀自动停泵的方式。集水池积满后，可选择其中的一个泵 泵提升至一体化净水器，在泵前或净水器进水管道上设置管 道混合器投加混凝剂和助凝剂，加药后的污水在净水器内经 过混凝反应、沉淀，如需回用时，则补充过滤处理等工艺， 处理后的出水至回用水池，回用水泵抽取回用水池内的水， 回用作为散货堆场喷淋用水。 五、结语 人工启动或部分泵同时启动，待该部分集水池内初期雨水排 完后，再启动下一个或下一批水泵继续排水，直至排完全部 初期雨水。各集水池水泵出口应设置闸阀和止回阀，在输水 管道的高点和低点应分别设置排气阀和放空阀。 在长江内河沿线，码头距离后方堆场距离较近，一般在 随着水环境保护形势的严峻，我国对港口工程中各类污 水的收集处理要求越来越严格。设计规范及各项目环境影响 评价文件对码头面初期雨水的收集处理均有明确的要求。如 何最大限度的减少散货码头面初期雨水对环境的影响，是码 ５００ｍ以下，可按上述方法输送。但在长江出海口或部分沿 海港口，码头距离后方港区可达２ｋｉｎ以上，因此涉及水的长 距离输送问题。在这种情况下，泵需要较大的扬程，但由于 管径和流量的限制，往往造成选泵的困难，因此在设计时可 考虑在码头区设置一个较大的集水池和配置ｌ台较大的水 泵，其余集水池内的水通过较小的泵转输至该池内通过大泵 输送至后方。此外也有部分码头采取在码头区就地设置污水 处理设施的措施，如我院设计的南通某电厂煤炭码头由于距 离后方厂区较远（１ｋｍ以上），即在码头区设置３套处理设 头设计施工及运营中要重点考虑的问题。本文根据多年设计 经验对散货码头面初期雨水的收集、输送及处理设计进行了 一定的探讨和分析。在今后的工作中，需进一步总结经验， 参考文献 优化设计方案，不断提高港Ｅｌ工程环境保护的设计水平。 【１】郑瑞东．港口初期雨水收集量探讨 给水排水工程， ２０１２，３． 备，就地处理码头面污水后回用作码头面洒水及冲洗水。 四、初期雨水的处理 ［２】宋光敏，皮洪章．旧码头煤污水收集系统的设计ＵＪ．中国水 运，２０１０，４． 码头面初期雨水经收集、输送后一般进入后方堆场区散 货污水处理场，与堆场径流雨污水一道处理，因此后方污水 『３１港１：２工程环境保护设计规范（ＪＴＳ１４９—１—２００７）．北京： 人民交通出版社，２００８． 处理场设计处理能力应考虑码头区的转输污水量。根据 港 口工程环境保护设计规范 ，含煤污水宜采用的工艺流程（含 （上接第２６８页） （２）主墩桩基 ［４１给水排水设计手册一城镇排水 州．北京：中国建筑工业出版社． 通过对全桥建立有限元模型进行分析，可以看出在本桥 结构地震荷载作用下，在主墩墩柱按间距１ ｌｃｍ配置中３２双 通过试算，需采用ＨＲＢ３３５钢筋５０￣３２ （配筋率为 ０．８２％），验算结果如下图８所示。 ■■■一 层钢筋（若采用ＨＲＢ４００钢筋，则间距可改为１３ｃｍ），桩 基配筋率按０．８２％时，可以达到规范要求的设防目标。因此， 本次设计的结构尺寸合适。 六、结语 目 大跨度桥梁的空间性决定了其动力特性和地震反应的空 间性，因此，在对大跨度桥梁结构进行抗震分析时必须建立 三维空间计算模型，边界条件也应根据具体实际情况进行模 拟。通过对该桥进行整体有限元分析，为本次设计提供了重 要的理论依据和参考。 参考文献 ［１］ＪＴＧ Ｂ０１—２００３，公路工程技术标准【ｓ】． ［２】ＪＴＧ Ｄ６０—２００４，公路桥涵设计通用规范【ｓ】． 【３】ＪＴＧ Ｄ６２—２００４，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计 图８ Ｅ２纵、横桥向激震主墩桩基强度验算 根据计算结果可以看出，现设计满足Ｅ２地震作用的强 度要求。 规范［Ｓ］． ［４Ｊ ＪＴＧ／Ｔ Ｂ０２一Ｏ卜２００８，公路桥梁抗震设计细则［ｓ１． ［５】ＪＴＧ Ｄ６３—２００７，公路桥涵地基与基础设计规范【ｓ】．