某高速铁路连续梁桥桥墩地震反应分析

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1、38世界桥梁2012，40(4)某高速铁路连续梁桥桥墩地震反应分析王晓黎(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安710043)摘要：为深入了解高速铁路地震区桥墩设计的特点，以某客运专线高烈度地震区连续梁桥为研究对象，建立全桥三维有限元模型，计算连续梁桥桥墩的刚度、结构的白振频率及振动模态特性，并采用反应谱法进行地震反应分析。计算结果表明：高速铁路连续梁桥桥墩纵向刚度比横向和竖向刚度小，在8度及以上烈度区，地震力控制桥墩截面的配筋设计，按照纵、横向进行地震效应检算可满足设计要求，也可采用减、隔震等措施来降低桥墩地震力。关键词：高速铁路；高烈度地震区；连续梁

2、桥；桥墩；地震反应；有限元法中图分类号：U448．215；U442．55文献标志码：A文章编号：1671—7767(2012)04—0038—041概述的刚度值施加在MIDAS模型的承台底。梁体采用桥梁结构由于能较好地控制沉降，且具有占地C50混凝土，空心墩采用C40混凝土，承台采用C30少、节约土地资源等优点，在高速铁路中占重要比混凝土。离散后的全桥有限元模型见图1。例L1]。但高速铁路对于行车有着高平顺性、高稳定性和高可靠性等要求，因此要求桥梁墩台必须具3计算结果及分析有足够的纵、横向刚度，对于连续梁桥桥墩刚度的要3．1刚度求更为严格[3“]。同时当铁

3、路桥梁穿越高烈度地震为保证高速铁路行车的平顺性和舒适性，作为区时，为确保行车安全，对该区域桥梁结构的抗震性轨道支承结构的桥梁墩台必须有足够的刚度[1]。将能提出了较高的要求。表1中桩基础的计算刚度值，通过程序叠加在MI—某客运专线一联连续梁桥主桥全长221．5m，DAS建立的桥梁单墩模型的承台上计算得到桥墩上部结构为(60+100+6O)m双线预应力混凝土连刚度。其中，制动墩的纵向线刚度为1540kN／cm续箱梁，主梁采用单箱单室截面，1号～4号墩均为>1400kN／cm，满足该线关于连续梁桥桥墩刚度圆端形空心墩，其中3号墩为制动墩。本文以该线的规定和要求

4、。一联(60+100+60)m连续梁桥为例，采用有限元3．2结构自振特性程序MIDAS对连续梁桥桥墩在高烈度地震区的地结构模态分析是动力分析的基础，采用有限元震反应进行分析。模型计算该连续梁成桥状态的频率、振型等动力特性。表2和图2分别列出了前1O阶振型的自振周2有限元模型的建立期、振动特征和前6阶振型。由表2和图2可以看根据(60+100+60)m连续梁桥桥址所处的地出，第1阶振型为纵向飘移，基频为0．514Hz，说明层信息和桩基布置情况，不考虑桩一土相互作用，计虽然高速铁路桥梁相比普速铁路的刚度增加很大，算桩基及所处地层对桥梁承台的约束，得到基础6但就

5、纵、横、竖3个方向而言，纵向仍较柔。个刚度(见表1)。采用桥梁专业计算软件MIDAS的振型参与质量是反映振型参与响应大小程度的梁单元建立桥墩单墩模型及包括主梁在内的连续梁重要参数，计算结果(见图3)表明，前35阶振型3全桥空间有限元模型。主梁与桥墩之间采用主从约个方向上的累积参与质量已达到总质量的9o，前束模拟，考虑过渡墩接32m简支梁的影响，将表110阶纵、横向累积参与质量已达总质量的7O，竖表1地震力计算时桥墩承台底采用的基础刚度收稿日期：2012—02—15作者简介：王晓黎(1969一)，男，高级工程师，1995年毕业于长沙铁道学院桥梁工程专业，获学

6、士学位(E—mall：tyywxl@163．corn)。某高速铁路连续梁桥桥墩地震反应分析王晓黎391．0123456789“O．90．8o．0‘蜂0．o．图1(60+100"+'60)m双线连续梁有限元模型0．表2I6O+100+60)m连续梁桥前10阶自振频率和振型特征振!阶数振型阶数频率／Hz周期／s振型特征图3振型累积质量参与率⋯。‘．，L946全毒桥纵向飘⋯移⋯，制⋯动墩⋯纵⋯向活载的100计算。0．9721．029麦称横向振动，桥由于该线连续梁通过区域地震烈度有7度区和8度区，因此采用三维反应谱对结构在多遇地震下21．292O．774萼横向振动

7、’种不同烈度的空间响应进行了分析计算。7度区地震动峰值加速度取0．15g，8度区取0．2g，特征周期．sO．673麦称横向振动'桥为0．45S，场地类别为Ⅲ类，桥梁重要性系数取1．5，1．4980．667主梁对称竖弯计算模型采用5O年超越概率为639／6的地震加速度1．5820．632边墩纵向弯曲振动反应谱进行分析，反应谱曲线见图4。不同地震烈1．5820．632边墩纵向弯曲振动度区制动墩墩底截面的内力计算结果见表3(篇幅2．0890．479麦称横向振动，桥限制，只给出主要组合下计算结果)。2．3740．421非制动墩纵向弯曲振动由表3可以看出，(60+1

8、00+60)m连续梁在29310341丰厅对称蟮沓纵、横向地震力作