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《大跨度三塔悬索桥动力特性及抗震性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、振动与冲击第27卷第9期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCKVol.27No.92008大跨度三塔悬索桥动力特性及抗震性能研究111222邓育林,彭天波,李建中吉林冯兆祥,阮静(1.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;2.江苏省长江公路大桥建设指挥部,南京210004)摘要:结合泰州长江公路大桥的工程设计实例,研究了该桥的动力特性及地震反应的特点。采用反应谱和时程分析法对该桥进行了线性地震反应分析,探讨了大跨度三塔悬索桥地震反应的特点。分析了竖向地震动、中塔与主梁之间的纵向弹性索和高阶振型对该桥抗震性能的影响。结果表明:竖向地震动对主梁弯矩和边塔的动轴力
2、贡献较大;在中塔与主梁之间采用弹性索对中塔内力反应影响不大,但可以明显减小了边塔弯矩、主梁梁端位移以及主梁与次边跨间相对位移,对结构抗震有利;高阶振型对主塔的地震反应影响很大,主塔的地震反应主要由高阶振型引起的。关键词:三塔悬索桥;动力特性;高阶振型;地震反应中图分类号:U442.5+5文献标识码:A为满足我国交通和经济发展的需要,近年来在上1080m,桥面设6车道,主缆的分跨为390m+1080m海、广东、福建、江苏等省市建造了大量的跨越大江、大+1080m+390m,主缆在设计成桥状态矢跨比为1/9,河及海湾的特大型桥梁,其中悬索桥由于其跨越能力两根主缆横向间距为35.8m,加劲梁采
3、用封闭式流线强得到了迅速发展。悬索桥是由主缆、加劲梁、主塔、型扁平钢箱梁。边塔为混凝土塔,塔柱顶高程180.0鞍座、锚碇、吊索等构件构成的柔性悬吊组合体系,主m,塔柱底高程2.0m,索塔总高178.0m;中塔为变截缆是结构体系中的主要承重构件,是几何可变体系,主面钢塔,塔柱顶高程200.0m,塔柱底高程8.0m,索塔要承受张力作用,主塔是悬索桥抵抗竖向荷载的主要总高192.0m,横桥向为门式框架结构,纵向为人字型。承重构件。大跨度悬索桥的结构特性,决定了其具有中塔下横梁上不设竖向支座,也不设0号吊索,在索塔独特的动力反应规律。内侧壁与主梁间安装横向抗风支座,纵向设弹性索;在目前国内外学者
4、对悬索桥的抗震性能进行了很多边塔下横梁上设置竖向和侧向支座。边塔采用46根[1-6]研究,但都是针对两塔悬索桥或者自锚式悬索桥,D3.1/D2.8m变截面钻孔桩群桩基础,中塔基础采用而对于大跨度三塔悬索桥的抗震性能研究还是一个空倒圆角的矩形沉井基础。白。三塔悬索桥是在传统的两塔悬索桥主跨的中部支起一个主塔以减轻主缆和两端锚碇受力的全新结构形式,中主塔在纵向只是一个通过鞍座支承主缆的竖向支点。与两塔悬索桥相比,虽然都是以悬索为承重结构的桥梁,但因为多了一个中塔和一个主跨,结构的图1三塔悬索桥总体布置图静、动力行为显然不同。为保证这种全新结构形式的112动力计算模型抗震安全性,探讨大跨度三塔
5、悬索桥动力特性及抗震采用Sap2000建立了以上方案的空间动力计算模性能的特点和规律,寻求合理的抗震结构体系将有着型,如图2所示。在建立空间动力计算模型时,主梁、十分重要的工程意义。本文以泰州长江公路大桥为工主塔和墩柱均采用空间梁单元模拟,主缆、吊索采用空程背景,详细探讨了大跨度三塔悬索桥抗震性能的特间杆单元模拟。加劲梁用脊梁模式,刚度采用加劲梁点,着重研究了竖向地震动、中塔与主梁之间的纵向弹实际刚度,质量包括所有桥面系的质量,并考虑扭转质性索和高阶振型对该桥抗震性能的影响。[6,7]量惯矩的影响。采用P-△方法考虑了主塔、主缆1工程背景及动力计算模型和吊杆的几何非线性效应。中塔与主梁之
6、间纵桥向弹5性约束采用弹簧单元模拟,连接刚度k为6.4×10111工程介绍kN/m。模拟边塔群桩基础时考虑一般冲刷线边界条泰州长江公路大桥施工图方案为大跨度三塔两跨件,在承台底部采用六弹簧模拟桩土共同工作,中塔悬索桥,总体布置图见图1所示,两个主跨均为沉井基础和锚碇的边界处理为与地基固结。边塔、梁之间横向、竖向及绕纵轴主从,中塔、梁之间仅横向基金项目:国家自然科学基金资助项目(50578118)主从。收稿日期:2007-12-20修改稿收到日期:2008-02-19第一作者邓育林男,博士生,1977年3月生©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicP
7、ublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net106振动与冲击2008年第27卷图2动力计算模型2地震动输入图4人工地震波根据江苏省地震局提供的《场地地震安全性评价[8]3动力特性分析与地震反应特点报告》,在进行抗震分析时,采用一般冲刷线处,回归期为2500年的地震动作为地震输入。其中,阻尼比为311动力特性分析0.02的3组场地加速度反应谱见图3,与之相对应的3在上述有限元
