022钢筋混凝土斜拉桥----台湾集鹿大桥的震害机理分析

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1、筋混凝土斜拉桥一一台湾集鹿大桥的震害机理分析闫兴非(上海市城市建设设计研宄院，中国上海200011)摘要：本研究对在台湾集集地震中破坏的一座即将完工的钢筋混凝土斜拉桥——集鹿大桥进行了弹塑性地震时程响应分析，除与实际破坏结果取得吻合外，还得到了众多方面的计算结果与曲线。据此本研究进一步进行了对做过抗震设计的大跨径斜拉桥的地震破坏机理分析。并给出了一些抗震方面的意见。关键词：弹塑性地震时程响应分析；地震破坏机理分析；斜拉桥抗震Theseismicdamagemechanicsanalysisofreinfor

2、ceconcretecable-stayedbridgeJilubridgeinTaiwanYANXing-fei(ShanghaiUrbanConstructionDesign&ResearchInstitute,Shanghai200011,China)AbstractIAreinforceconcretecable-staybridge--JilubridgewhichwillcompletesoondestroyedduringJijiearthquakeinTaiwanisanalyzedwith

3、theelastic-plasticityseismictimehistoryanalysismethodinthispaper.Thecalculationalresultscorrespondwithactual.Inthesametime,alotofdatumandgraphshavealsobeenreceived.Accordingtothese,theseismicdamagemechanicsanalysisoflongspancable-stayedbridgeisalsoanalyzed

4、inthepaper.Atlast,someadvicesabouttheseismicresistanceofcable-stayedbridgearegivenout.Keywords:elastic-plasticityseismictimehistoryanalysis;seismicdamagemechanicsanalysis;theseismicresistanceofcable-stayedbridge1引言台湾是世界上的强震地区之一，1999年9月21日，发生了震源位于南投市集集县的7.3

5、级强烈地震。震中附近一座即将完工的钢筋混凝土斜拉桥一一集鹿大桥遭到了严重的破坏。在近年的地震灾害中，斜拉桥的主体结构遭到严重地震破坏的例子还比较罕见。本研究在所收集到的冇限的设计资料和震害资料的基础上，通过非线性地震时程反应分析的手法，对己考虑了抗震设计的集鹿大桥仍旧出现震害的机理进行了分析。目前国内已建成或正在建设的屮、人跨径的钢筋混凝土桥梁很多，希望本研宂的内容能对类似结构形式斜拉桥的抗震设计和加固提供有益的参考。2集鹿大桥的震害及有限元计算模型的建模图2实桥情况2图3实桥情况3图4实桥情况4图1实桥情

6、况1集集地震发生时，大桥尚未完工，主塔侧方主梁处供施工电梯上下的缺门还未闭合，留下了一个薄弱环节（图3）。受强烈地震作用，主塔根部横桥向发生弯曲破坏，混凝土保护层剥落，钢筋屈服露出。斜拉索也有较大损坏，，多根索从梁中拔出，其中有一根索在索和梁的连接处彻底拉断（图4）。主梁下部与主墩连接处出现了很宽的裂缝。另外，梁端部与边墩相连的抗震销栓被剪木研究建立的3维有限元模型如图5所示，节点的划分原则是：（1）平行的两根索合成一根，作为一个单元，其每个单元的两端（分别在梁上和主塔上）各为一个节点。（2）主塔和梁上没有

7、索节点的地方以及桥墩按照2—6米的间距划分。全桥共67个节点，100个单元。部分未拼装完成，故该处截而形式与其他主梁单元的截而形式不同。主梁、主墩、主塔的截面积和抗弯惯矩根据已知的各单元截面形状求出。根据设计资料，混凝土的弹性模量E=2.591E+7Kpa。该桥的各根斜拉索是由72〜102根不等的直径为15.2mm的钢铰线组成，钢的弹性模量E=2.1E+8Kpa。图6本研宄计算用南投县地震波本研究中，对桥梁遭受横向和纵向地震波作用吋的响应分别作了计算。所采用的地震波为集集地震发生时集鹿大桥附近的南投县的记录

8、波，最大地震加速度为611gal。由于记录点与集鹿大桥相距较远，所以本研宂在使用时，地震波峰值作了适当的调整。木研究中进行弹塑性分析时，对钢筋混凝土主梁、塔、墩采用了双线性弹塑性模型，即当弯矩超过屈服弯矩时，将该单元抗弯刚度折减为原刚度的1%。3计算结果及震害机理分析3.1固有振动结果为验证本研究根据资料所建模型的妥当性，对该模型进行了阀有振动分析，其结果与文献〔3）给出的当初设计时的固有周期和振型进行丫比较。如