刘家峡大桥抗震结构体系优化分析

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1、56桥梁结构城市道桥与防洪2014年l2月第l2期刘家峡大桥抗震结构体系优化分析张己存，刘晓琴(甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司，甘肃兰州730030)摘要：重点研究粘滞阻尼器和风扣的不同参数对桁式加劲梁悬索桥抗震性能的影响，以确定合理的纵横向抗震体系，研究成果将拓宽大跨度钢管混凝土桥塔和桁式加劲梁抗震技术的研究领域，也对今后我国公路桥梁抗震设计规范关于大跨度桁式加劲梁桥抗震设计方法的修编工作具有重大的理论价值。关键词：抗震体系；优化分析；中央扣；阻尼器；抗风支座中图分类号：U442．5+5文献标识码：B文章编号：1009—7716(2014)12—0056

2、—030前言050000001000000015000000200000009060090500目前，桥梁结构抗震越来越被桥梁设计人员目90400+一组风扣·90300-4-两组风扣委90200重视，抗震措施也越来越完善，但是还没有形成完—．一三组风扣整的抗震体系，特别是在大跨径特殊结构中，抗震,@9010一无中央扣89800措施研究要求更高。对于大跨度悬索桥，其一阶固EA／(kN／m)有周期较长，动力放大系数虽然可以减小，但主梁图1塔底纵向弯矩随刚度变化曲线和主缆巨大的质量及地震时产生的惯性力却作用0500000010000000150000002000000

3、0在四根高耸的塔柱上，桥塔根部易产生塑性破坏，066065065一一组风扣而且桥梁结构遭遇地震时主梁产生的位移很大。064+两组风扣064如何采取措施对此进行控制，以减小地震动响应063一三组风扣063—-无中央扣等一系列相关问题尚不明了。因此，需要专门研究062062本桥的抗震能力，研究在纵横向对桥梁结构设置EA／(kN／m4)不同的抗震措施对抗震效应的影响以确定合理的图2塔顶位移随刚度变化曲线结构抗震体系。050000001000000015000000200000001201001纵向抗震体系优化目—-一一组风扣080+两组风扣060一．一三组风扣1．1纵

4、向抗震体系优化内容磐040—．-无中央扣020地锚式悬索桥属于柔性缆索竖向支承体系结000EA／(kN／m)构，梁端纵向设置滑动支座，跨中加劲梁与主缆之间可设置中央扣，桥塔与加劲梁之间可设置阻尼图3梁端位移随刚度变化曲线器。纵向体系优化主要包括中央扣与阻尼器的优从图1～图3可见，设置中央扣后塔顶位移和化设置。塔底弯矩变化很小，且桥塔塔底弯矩、塔顶位移随1．2中央扣参数优化刚度变化也很小，通过中央扣的设置改变桥塔受力跨中加劲梁与主缆之间设置中央扣可减小地状态是无法实现的。设置中央扣后梁端位移可以较震荷载作用下梁体纵向位移，中央扣可选用柔性大幅度地减小，设置一组中央

5、扣后梁端位移可减小中央扣和刚性中央扣，本章通过有限元分析研究24．2％，设置两组中央扣后梁端位移可减小24．3％，柔性中央扣和刚性中央扣对结构地震反应的影设置三组中央扣后梁端位移可减小24．3％，但中央响，探明这些构件特性与结构地震反应的关系，并扣刚度对梁端位移影响很小，设计中最终采用两组确定合理中央扣形式。桥塔塔底纵向弯矩随刚度柔性中央扣。变化曲线见图1，塔顶位移随刚度变化曲线见图1．3阻尼器参数优化2，梁端位移随刚度变化曲线见图3。粘滞阻尼器在桥梁上的应用已经跨人一个新收稿日期：2014—08—26的里程碑。无论建设单位、设计单位院、桥梁研究作者简介：张己存

6、(1984一)，男，山东菏泽人，工程师，从事桥梁人员都认识到阻尼器的重要作用，并尝试着在新建设计工作。2014年12月第12期城市道桥与O防O洪0{浍0馨O辫O0桥梁结构57∞∞毗∞叭O∞∞叮∞∞乏j毗0和加固大桥的过程中应用阻尼器。我国桥梁阻尼1．4纵向抗震体系的确定0器研究及应用技术发展很快，和世界上其他拥有根据前面的分析，设置阻尼器和中央扣均可图5抗震先进技术的国家一样，阻尼器的合理应用成起到限制位移的作用，需要将这两种措施进行对为桥梁抗震的重要环节之一。比分析。当分别采用这两种措施，在地震作用下桥不同阻尼系数塔底弯矩随阻尼指数变化曲线塔弯矩对比见图7，桥

7、塔位移对比见图8。见图4，不同阻尼系数塔顶位移随阻尼指数变化曲70．0线见图5，不同阻尼系数梁端位移随阻尼指数变化60．O曲线见图5。12000050．0100000—．-500080000t300060000·100040．040000—*_50020000．一200弹性连接剖30．0-1000阻尼器0．20．30．40．50．6—5O阻尼指数图4塔底弯矩随阻尼指数变化曲线—．-5000＼●3000O50000100000-●一1000—500塔底弯矩／kN·m—*200图7桥塔弯矩对比+lOO一500．30．40．50．6阻尼指数6O．O塔顶位移随阻尼指数变

8、化曲线50．0乡{—●一