唐山曹妃甸工业区1桥工程抗震设计

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1、2011年3月第3期城市道桥与防洪桥梁结构45唐山曹妃甸工业区1≠≠桥工程抗震设计刘东，贾智信，孙长军t，宋凯，陈亮。(1．唐山曹妃甸发展投资集团有限公司，河北唐山063200；2．上海市政工程设计研究总院，上海市200092)摘要：该文针对目前抗震规范无法满足大跨度斜拉桥抗震设计的问题，以唐山曹妃甸工业区l#桥工程为背景，阐述工程的抗震设防标准及性能目标，按照基于结构性能和构件能力保护思想的抗震设计方法，通过地震动参数和全桥的抗震性能研究，解决了强震区大跨度斜拉桥抗震设计的技术难题，为今后类似桥梁抗震设计提供参考。关键词：桥梁抗震；抗震设防标准；强震区抗震设计；斜拉桥；

2、阻尼器中图分类号：U442．5"5文献标识码：B文章编号：1009—7716(2011)03—0045—031概述曹妃甸工业区1井桥工程桥址位于曹妃甸一号路西侧约2．06km，为规划区内主干路，跨越纳潮河。工程范围北起纳潮河大桥北岸落地点，南至大桥南岸落地点，工程范围全长2．35km，桥梁长度重券2．019km，两侧为桥梁接坡。主桥为独塔单索面斜拉桥，跨径布置138m+138m，主梁为钢一混凝土组合结构，桥面宽度40rn，采用钻孔灌注桩群桩基础。两侧引桥采用标准跨径为48m及30m混凝土连续箱梁。图1为主桥及相邻一联引桥布置图。图2为主桥及引桥横断面布置图。．．．．阔2主

3、桥及引桥横断面布置图(单位：mm)lI_●I_l-l_■一田、、面■h面曹—r■叫’IIIII10lIIll因此必须进行专门的抗震研究，以确保曹妃甸1撑桥工程的抗震安全性。图1主桥及相邻一联引桥布置图(单位：m)2抗震设防标准及性能目标大桥地处唐山地震区，历史地震活动连延成带现象比较明显，地震基本烈度为VII度，场地类确定桥梁工程的抗震设防标准需要考虑两个别为四类场地，强震区大跨度桥梁的抗震设计成方面：一是确定结构不同部位的构件在选定概率为了该项目的一个重要的技术性难题。对于中等的地震作用下的允许破坏程度，确定桥梁结构的跨度的梁式桥梁，抗震设计一般参照《公路桥梁抗性能目标

4、；二是综合考虑工程造价、紧急情况下维震设计规范》(JTG004—89)进行，此规范修订于2O持交通能力的必要性以及结构的耐久性和修复费世纪8O年代初期，其适用范围有限，存在一些迫切用等因素。因此确定桥梁工程的抗震设防标准就需要解决的问题，如：单纯依靠强度抗震设防的问需要在经济与安全之间进行合理平衡，以保证桥题、综合影响系数的问题、对基础的保护不足的问梁工程的合理安全度。题、对细部抗震构造设计的规定不足的问题等，已根据目前抗震设计的发展水平，曹妃甸1#桥远远落后于目前国内外桥梁抗震研究水平。对于工程的抗震设计采用了两水准设防、两阶段设计该桥规模的斜拉桥，目前没有可依据的抗震

5、规范，和基于结构性能的抗震设计思想。该桥采用的第一水准相当于设计地震(简称E1)，第二水准相当收稿日期：2010—11-16作者简介：刘东(1973一)，男，河北唐山人，高级工程师，从事于罕遇地震(简称E2)。根据震后结构的修复难易建设投资管理工作。程度及相应的经济损失所决定的风险程度，对主46桥梁结构城市道桥与防洪2011年3月第3期桥和引桥采用的基准期和超越概率见表1。表3场地设计地震动参数表1桥梁抗震设防水准注：PGA——地表加速度峰值；一地震影响系数最大值；一反应谱特征周期；——标准设计反应谱最大值。主梁和斜拉索在地震作用下的响应与构件自身强根据主桥和引桥的设防水

6、准，针对不同的结度相比不大，其设计主要由恒载、活载、温度荷载构体系，采用基于结构性能和构件能力保护的抗等静力工况控制。斜拉桥的抗震薄弱部位位于主震设计思想，按照不同构件的重要性、不可替代塔、边墩、基础以及连接构件，这些部位是斜拉桥性、可更换性等特性，明确提出了主桥和引桥各主抗震设计的重点。要构件在不同设防水准下的性能目标，详见表2。研究过程中建立了主桥和两侧各一联引桥的藕联空间动力分析模型，考虑地震作用(尤其是横表2桥梁结构抗震性能目标向地震作用)下主、引桥的相互影响。研究在对设主桥引桥计方案进行全面的三维动力特性、反应谱和时程分析的基础上，着重分析桩基、桥塔、桥墩、支座

7、水准圭誊：譬。桥墩：混凝土容许进入塑性(El、：著奎登弹性：藻孬森荏的抗震安全性。需考虑的因素有：斜拉桥塔梁连接支座：篓兰兰耋孬斋工作状态方式对主塔、桩基础及主梁纵向地震响应的影响；：保持正常工作状态⋯”一⋯桩土相互作用的影响；河床冲刷对结构地震响应主塔：譬，不作为桥墩：应具有足够的延性以的影响；边墩的横向约束条件对横向地震响应的⋯，芒登譬⋯．⋯⋯。嘉趸影响；阻尼器参数分析。在研究结构体系时，主要对塔梁全固结体系、桩基：慧’不作为一荔固定支座体系、塔梁间弹性连接体系和纵向滑动支古座虚：容薹许剪譬坏件支座～基、支座体系(即半漂浮