梁桥抗震反应谱分析方法实例

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1、2014年5月第5期城市道桥与防洪桥梁结构101梁桥抗震反应谱分析方法实例朱锋，卢钢(北京迈达斯技术有限公司桥隧技术部，北京市1ooo44)摘要：该文以某城市主干道分离式立交主线桥为工程实例，对其进行反应谱分析，并根据《城市桥梁抗震设计规范》(CJJ166—2011)的具体要求，应用midasCivil程序对中墩(固定墩)进行验算。重点阐述反应谱分析方法及规范中构件延性设计理念在此例中的体现形式。关键词：抗震；反应谱；振型中图分类号：U442．5*5文献标识码：B文章编号：1009-7716(2014)05—0101—02为了快速高效地计算水平地震作用下的结构振1工程

2、概述型，该项分析采用midasCivil程序提供的多重Ritz某城市主干道分离式立交主线桥，上部结构向量法，初始向量选择地面加速度x及Y向。且规为(3×32+3×32)m预应力混凝土连续箱梁，下部范要求计算方向各振型的累积参与质量达到90％。结构为柱式桥墩、肋板式桥台，钻孔灌注桩基础。最终振型及周期如表1所列(仅罗列前5阶桥梁全长198m。中墩采用盆式固定抗震支座，桥振型)。台及交接墩采用盆式滑动支座。本文分析对象为中表1结构振型周期表墩，截面形式采用1．8m×1．8m矩形桥墩，每侧对称布置18根直径28的HRB335级螺纹钢筋。主要设计标准见后文反应谱分析部分，在此

3、不再赘述。2反应谱分析根据《城市桥梁抗震设计规范》(cJJ166—2011)m6．1_3条，该桥属于规则桥梁，设计方法可以采用多振型反应谱法。为此利用三维有限元分析软件midasCivil程序建立全桥三维模型。2．1反应谱的确定规范5．2条明确了设计加速度反应谱的取值标准。该桥抗震设防分类为乙类，分区特征周期0．4s，2．3振型组合及水平两方向地震效应组合(见图1)场地类别为Ⅱ类场地，设防烈度为7度(0．1g)。根据上述地勘提供数据可查得确定反应谱值-Nr龋璐l精埔l鸯性的相关参数：斜率调整系数1=0．02，阻尼调整系广麓嘲黧豳黧潜。、数2=1．0，曲线衰减指数=0．

4、9，峰值加速度：帝漕着主振艘方向擅§替绝剃德最失的撼型方商0．61g．Smax=2．25A=0．14g。j

5、臻嘲精暾t2．2计算结构振型模态搬麓睡攮蕾鞠■‘“纛21．-1反应谱分析方法作为一种拟动力的分析方●1．OD∞ill}法，原理上属于根据既定设计反应谱采用振型叠S蠹1．喇，∞加的方式，通过静力的方法模拟地震作用对结构的，1．O∞O童1自№¨÷氅1．硼帅影响。振型叠加法的重要工作是求解结构的各阶振ln1．州'∞111．OO∞型及周期。振型用于确定振型参与向量的大小，周l薹1O∞l31．Om14F1．咖O期用于确定各阶振型对应的反应谱谱值大小。l’nBnn^舒坚J—

6、型睦．．I收稿日期：2014—01—22作者简介：朱锋(1980一)，男，北京人，工程师，桥隧技术部经⋯F嘲l：塞孵-．Jl理，从事桥隧工程技术管理工作。图1振型组合图示102桥梁结构城市道桥与防洪2014年5月第5期根据规范6．3条，计算得到结构各阶振型需要仍处于弹性状态，显然可将其材料取为标准值，按通过SRSS或CQC的方法进行组合，对比规范公偏心受压构件验算其强度即可。现将其E2强度结式不难发现SRSS方法是CQC方法的一个特例，果整理如表3所列。故该项分析直接采用CQC组合方式计算各振型间通过表3不难发现，在E2罕遇地震作用下，的叠加方法。另外规范5．1．2中

7、明确规定，考虑三个桥墩的强度已经不满足强度要求，可以认为桥墩方向地震作用，可分别单独计算各向地震效应，总将进入塑性状态。结构进入塑性后一个最主要的变化是刚度降低，同时结构的周期也将随之改变。的设计最大地震作用效应可根据：E=X／Ex2+Ey2+Ez2而反应谱作为一种拟动力分析方法，无法准确考计算得到。该桥不属于规范规定需计算竖向地震效应的桥型，故仅考虑两水平方向的地震效应。虑结构由弹性到塑性的状态变化，故规范7．3．8条提出了通过M一曲线计算得到结构的理想屈服3桥墩验算弯矩及曲率对原结构进行刚度折减，从而体现结规范明确地规定了反应谱分析中谱值的方构进入塑性后的刚度折减

8、问题。法，以及反应谱计算本身涉及的组合方法。与此同以顺桥向为例由于地震对桥墩轴力的影响很时《城市桥梁抗震设计规范》采用延性设计的理小，取恒载轴力(7900kN)作为最不利轴力，计算念，对结构抗震设计提出了全新的要求。针对常规结构的M一曲线。通过midasCivil程序的弯矩曲桥梁规范规定E1地震作用下结构应满足强度要率曲线功能可以得到理想屈服轴力及曲率为：求，E2地震作用结构可以进入塑性，但对墩的延性=17540kN·m，=0．001821。经计算桥墩刚度折提出了具体的位移限值。与此同时为了保证延性减系数取0．33。折减刚度后顺桥向计算位移8．8cm