吴忠黄河大桥减隔震设计

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1、吴忠黄河大桥减隔震设计研宄1工程概况吴忠黄河特大桥位于宁夏吴忠市利通区，大桥全长2098.16m，主桥为60m+5X90m+60m七跨连续梁体系，桥宽为24.5m（图1）。主梁采用分离式预应力混凝土变截双箱梁，横断面为单箱单室直腹板箱型梁。根部截面梁高5.5m，腹板厚75cm，底板厚60cm，顶板厚28cm;跨中截面梁高2.2m，腹板厚50cm，底板厚30cm，顶板28cm;腹板厚度线性变化，梁高及底板厚度按1.8次抛物线变化。中支点横隔板厚度为250cm,端横隔板厚度为150cm。桥墩采用矩形实心花瓶墩，墩底截面尺寸4.5X3.2m，

2、墩顶截面尺寸6.0X3.5m，下部采用群桩基础，15根①1.80m的钻孔桩，桩长为65.0m。rtr-S3T7施fe'ZlifiLKjLLHSk»1全桥总体布置2抗震设防标准根据新颁布的《公路桥梁抗震设计细则》（TTG/TB02-01-2008）规定，本桥应列为A类桥梁进行两阶段抗震设计，在中震（E1）水平下，结构的所有构件均保持弹性；在大震（E2）水平下，结构潜在的塑性区（桥墩的墩底）可以进入有限的塑性状态，且相应的破坏部位应当便于检查、修复，吴忠黄河大桥减隔震设计研宄1工程概况吴忠黄河特大桥位于宁夏吴忠市利通区，大桥全长2098.1

3、6m，主桥为60m+5X90m+60m七跨连续梁体系，桥宽为24.5m（图1）。主梁采用分离式预应力混凝土变截双箱梁，横断面为单箱单室直腹板箱型梁。根部截面梁高5.5m，腹板厚75cm，底板厚60cm，顶板厚28cm;跨中截面梁高2.2m，腹板厚50cm，底板厚30cm，顶板28cm;腹板厚度线性变化，梁高及底板厚度按1.8次抛物线变化。中支点横隔板厚度为250cm,端横隔板厚度为150cm。桥墩采用矩形实心花瓶墩，墩底截面尺寸4.5X3.2m，墩顶截面尺寸6.0X3.5m，下部采用群桩基础，15根①1.80m的钻孔桩，桩长为65.0m

4、。rtr-S3T7施fe'ZlifiLKjLLHSk»1全桥总体布置2抗震设防标准根据新颁布的《公路桥梁抗震设计细则》（TTG/TB02-01-2008）规定，本桥应列为A类桥梁进行两阶段抗震设计，在中震（E1）水平下，结构的所有构件均保持弹性；在大震（E2）水平下，结构潜在的塑性区（桥墩的墩底）可以进入有限的塑性状态，且相应的破坏部位应当便于检查、修复，且不影响应急交通的通行。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）和宁夏地震工程研究院所作的《吴忠黄河公路大桥工程场地地震安全性评价工作报告》，对吴忠黄河公路大桥工程场地

5、抗震设防要求见表1。中震水23456刑期（S）.532<8)1貝1—O..55-IJ.555-0.O.•0.5O30252015105O51?252015105301015202530时间（8〉平下加速度反应谱和大震水平下人工加速度时程如图2、3所示。表I桥址场地设计地震动参数设防地震50年超越概率峰值加速度（g）抗震性能ElI0°/o0.225弹性E22%0.427有限延性图2中震加速度反应谱图3大震加速度时程传统的大跨径连续梁基本采用大吨位的盆式橡胶支座（PRB），此类支承体系在顺桥向往往只有一个（排）固定支座，在地震作用下顺桥向水

6、平力过于集中导致桥墩抗震设计较为困难，因此针对吴忠黄河大桥的特点考虑的采用特制的板式橡胶支座（RB）和铅销橡胶支座（LRB）来分散水平地震力降低桥墩抗震设计的难度。RB和LRB支座的尺寸及设计参数见表2所不。表2支座尺寸及参数表支座参数RBLRB平面尺寸(mm)1075X10751120X1120铅銷直径(mm)X根数—180X4橡胶层总厚度(mm)165165一次刚度^(1^/111)712046260二次刚度k2(kN/m)—7120屈服力Qy(kN)8653结构动力特性分析针对前述三种支承方案采用子空间迭代法计算了结构固有周期，见

7、表3所示。采用RB和LRB支承方案能够显著延长结构的固有周期，远离地震能量集中的频率区段，迗到隔震的效果。表3结构固有周期方向PRB方案RB方案LRB方案横桥向1.122.642.04顺桥向1.061.931.424中震(E1)反应谱分析采用有限元程序对全桥进行了双向弹性地震反应谱分析计算，主要验证结构潜在塑性区的是否处在弹性状态，三种支承方案下桥墩墩底弯矩响应见表3所示。结果表明，PRB支承方案由于在顺桥向只有一个桥墩承担水平地震力，导致该桥墩弯矩响应大大超过了弹性状态，不能满足中震下的抗震设防标准；而RB和LRB支承方案在横桥向和顺

8、桥向都有5个中墩共同承担水平地震力，所以墩底处于弹性，满足中震下的抗震设防标准。表4中震下墩底弯矩响应(kN-m)方向PRB方案RB方案LRB方案屈服弯矩横桥向658334249558662121300顺桥