某大跨连续刚构桥抗震分析

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1、某大跨连续刚构桥抗震分析刘大强（新疆维吾尔自治区建筑设计研究院，新疆乌兽木齐830000）摘要：根据桥梁实际情况合理选用计算参数，利用结构分析软件MIDASCIVIL建立了某连续刚构桥地震响应计算分析模型，采用反应谱分析法对其地震响应进行计算，为大跨径连续刚构桥的抗震设计提供了依据。关键词：连续刚构桥；反应谱分析法；抗震设计桥梁结构地震响应分析方法可以分为确定性地震反应分析方法和概率性地震反应分析方法两大类，其中确定性地震反应分析方法在桥梁的抗震设计中普遍采用，确定性地震反应分析方法是将地震作用视为确

2、定过程，从而求得结构在地震作用下的响应，其又有静力法、反应谱法和时程分析法［1-2］。反应谱法和结构振型分解法相结合形成了振型分解反应谱法，该方法将反应谱从单自由度体系推广到多自由度体系，使十分复杂的多自由度体系地震响应问题的求解变得简单，在抗震分析中得到了广泛的应用。基于此，木文选用反应谱法利用结构分析软件MIDASCIVIL分析某连续刚构桥在地震荷载作用下的响应，其结果为大跨径连续刚构桥的抗震设计提供了依据。1有限元模型1.1工程概况某桥是一座66m+120m+66m三跨连续刚构桥，桥宽23m，下

3、部结构为双薄壁墩，22号墩高约28m,23号墩高约26m,承台下为直径2m的桩基础。采用悬臂浇筑法进行全桥施工。1.2有限元模型木桥釆用MIDASCIVIL有限元软件对大桥进行动力特性分析计算，根据设计文件，针对大桥实际参数进行了合理的仿真。全桥共计83个节点，76个单元，主梁变截面单元采用变截面组进行模拟，桥墩采用梁单元，同时为了准确的计算金佛大桥的动力特性，我们在结构动力特性计算时，质量方面采用了一致质量矩阵。同时我们考虑了二期恒载的作用，将二期恒载在奋限元计算模型中转换为节点质量。全桥有限元计算

4、模型图见图1。图1大桥动力分析有限元模型图2大桥的动力特性分析通过以上对结构材料等参数的考虑，利用大型通用有限元分析软件MIDAS/Civil建立大桥的有限元动力特性分析模型，并对该桥进行模态分析。得到以下结果：表1金佛人桥前10阶频率及周期3地震响应分析3.1确定场地设计地震反应谱。对于反应谱理论，对于任意给定的地震动输入和己知的结构阻尼比，把谱速度作为结构的自需用频率或周期的函数来进行计算，对于每一种频率给出谱速度值的一个点，在一定的冇实际意义的结构周期范围内把这些点连接起来，就得到速度反应谱，按

5、照反应谱的相关关系就可以得到位移反应谱和加速度反应谱，由于地震力作用是直接与加速度反应谱相关，所以相关的抗震设计规范一般都给出的是加速度反应谱。根据《公路桥梁抗震设计细则》5.2.1和5.2.2可以知道，阻尼比为0.05的水平设计加速度反应谱S由下式确定：式中：Tg特征周期（s）;T结构自振周期（s）;Smax水平设计加速度反应谱最大值水平设计加速度反应谱最大值Smax由下式确定：Smax=2.25CiCSCdA式中：Ci一一抗震里要性系数；Cd—一阻尼调整系数；A—一水平向设计基本地震动加速度峰值；

6、根据相关资料，此桥所处地区地震基本烈度为VII度，地震动加速度为0.15g,场地类型为II场地，这里我们假设阻尼比为5%，根据相关参数我们可以根据式和式确定此桥的水平设计加速度反应谱。3.2确定场地设计地震反应谱。根据本桥的设计图纸己经所处的地理位置，作者建立了全桥的反应谱分析有限元模型对该桥进行地震荷载作用下的反应谱分析，冋吋在本桥地震响应的反应谱分析中考虑了以下荷载工况作用:地震动荷载组合系数为：1.0*纵向+1.0*横向。3.3反应谱分析结果。根据本桥的设计图纸已经所处的地理位置，作者建立了全桥

7、的冇限元模型对该桥进行地震荷载作用下的反应谱分析，表2〜3分别给出了在两种不冋的工况下，大桥各控制截面位置的最大位移值和最大内力值。4结论根据上面通过对大桥进行吋程分析的反应谱分析计算结果，我们可以得到下面的结果：(1)在荷载工况作用下，大桥主梁各个控制截面位置的位移峰值都较大。大桥主梁各个控制截面都发生了的竖向和横向位移峰值有随着距离桥墩距离增人而增人的趋势。纵向位移峰值变化不人。(2)在荷载工况作用下，主梁的内力峰值均出现在中跨根部截面，同吋桥墩在在地震荷载作用下也出现较大的内力响应。对于全桥控制

8、截面而言内力响应峰值出现在桥墩位置，在地震作用下该桥桥墩是受力的最不利位置。参考文献[1】范立础.桥梁抗震[M].上海:同济人学出版社，1996.[2】范立础，胡世德，叶爱君.大跨度桥梁抗震设计[M].北京：人民交通出版社，2001.