V形墩连续刚构桥静、动力及抗震性能分析

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1、30世界桥梁2013，41(1)V形墩连续刚构桥静、动力及抗震性能分析刘世明，赵顺波，李晓克(华北水利水电学院土木与交通学院，河南郑州450011)摘要：为研究V形墩预应力连续刚构桥的静、动力及抗震性能是否满足规范要求，以石家庄市友谊大街桥设计和具体施工过程为背景，建立全桥三维有限元分析模型，计算了桥梁特征截面在不同荷载作用下的弯矩、剪力、轴力和动力特性，进行了E1作用下的反应谱分析。结果表明：各截面控制荷载为自重和预应力，预应力引起的次弯矩、次剪力比较大，在设计过程中不容忽视；桥梁结构振动以竖向弯曲振动为主，竖向对称弯曲振动出现在横向扭转振动之后；该桥的前lO阶振动

2、形态比较单一，互不耦合；在E1作用下，桥墩在弹性范围内工作，其抗弯、抗压强度满足设计规范要求；在E2作用下，桥墩变形小于规范容许值，结构动力性能和抗震性能良好。关键词：连续刚构桥；V形墩；静力分析；动力分析；反应谱分析；抗震性能中图分类号：U448．22文献标志码：A文章编号i1671—7767(2013)01～0030—051引言性和反应谱分析还很少，本文结合石家庄市友谊大V形墩预应力连续刚构桥整体性好、造型优美，街桥的设计工作，详细分析荷载对桥梁特征部位的以其独特的优势倍受设计者的青睐l_】]。目前，在影响情况，并研究了该桥的动力及抗震性能。国内已经建成一些此类型

3、的桥梁并开展了相关研究工作，其中，俞亚南口等采用有限单元法对三向预应2桥梁概况力体系V形墩刚构桥进行了三维实体有限元模拟石家庄市友谊大街桥全长130m，其立面位于计算，分析了三向预应力筋的空间效应；刘世明等曲线半径为16000m的竖曲线上，上、下桥纵坡均结合V形墩刚构桥设计工作，分析了桥梁施工阶段为0．791。上部结构采用V形墩预应力连续刚构的受力以及成桥阶段的极限承载能力与正常使用阶桥，桥梁跨径布置为(35+55+35)m。主梁采用变段的受力性能；桥梁的动力性能是评价桥梁整体刚截面单箱四室箱梁，桥台、跨中处梁高1．8m，V撑度和结构安全的重要指标，项贻强等结合义乌宗

4、上部梁高2．2m，V撑处梁高2．7m，梁高变化段按泽大桥动载试验，采用四边形板单元的空间有限元二次抛物线过渡。下部结构采用V形墩，V形墩采法进行了结构的动力分析，并与试验结果进行比较，用钢骨钢筋混凝土结构，下接承台群桩基础(见图指出桥梁以竖向弯曲振动为主；王巍l_6等结合某客1)。桥面总宽50m，为双向10车道，按分离式双幅运专线V形墩连续刚构桥动力性能测试工作，分析布置，横向布置为2×E5．25m(人行道)+7m(慢车了桥梁在动载作用下的工作状态，得出该桥纵向和道)+0．75m(分隔带)+11．25m(快车道)]+1．5横向刚度均满足相关规范要求及动力性能良好的m(

5、分隔带)(见图2)。结论。然而，对钢骨混凝土V形墩刚构桥的动力特该桥施工顺序为：①平整场地，修建施工便道，左岸右岸一l3000—250250位：am图1桥梁纵立面收稿日期：2012—08—03基金项目：郑州市科技领军人才项目(096SYJH23105)。作者简介：刘世明(1980)，男，讲师，2001年毕业于黑龙江工程学院公路工程监理专业，2006年毕业于东北林业大学道路与铁道工程专业工学硕士(E—mail：sokd一0@163．corr1)。V形墩连续刚构桥静、动力及抗震性能分析刘世明，赵顺波，李晓克311丝．!L．!7007§375．375375I150j375．

6、3753757700、<]f，](r)厂一＼／＼／口口口口口口单位⋯图2桥梁横截面桩基础、混凝土承台和桥台盖梁施工；②V形桥墩部4．1静力特性分析分施工；③搭设满堂支架，并按照自重进行预压；④结构设计时通常关注弯矩、剪力和轴力I8]，本文沿顺桥向相对于V形桥墩分3段对称浇筑箱梁，每从这3个方面分析主梁在主要荷载作用下的受力情段沿截面高度分层浇筑混凝土，待混凝土达到设计况，明确指出各因素的具体影响，其中自重包括结标准强度时，张拉对应部分顶板预应力钢筋；⑤箱梁构、桥面铺装及栏杆等附属设施的重力。浇筑完毕，待混凝土达到设计标准强度时张拉通长图4为主梁在荷载作用下的弯矩图，从

7、图中可预应力钢筋；⑥浇筑桥台耳、背墙，安装伸缩缝及其以看出，自重和预应力产生的弯矩占主导因素，两者它附属构件。引起的弯矩方向相反，汽车和人群引起的弯矩相对较小；除预应力次弯矩在边跨跨中截面和靠主跨侧3有限元模型V撑截面附近的效应与一次效应方向一致外，其它采用MIDASCivil建立全桥空间有限元模型，位置处相反，其中边跨截面和靠主跨侧V撑截面次计算分析采用平截面假定，钢骨钢筋混凝土V撑采弯矩分别占一次效应的24．1％和9．2，靠边跨侧用组合材料模拟，假定混凝土与工字形钢骨架完全V撑截面和主跨跨中截面预应力引起次弯矩占一次粘结共同受力，不考虑因钢材焊接