中等跨度斜拉桥抗震结构体系研究.pdf

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1、第6期（总第170期）No.6(SerialNo.170)2013年12月CHINAMUNICIPALENGINEERINGDec.2013DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2013.06.027中等跨度斜拉桥抗震结构体系研究12邓玮琳,李闯（1.上海市城市建设设计研究总院，上海200125;2.同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海200092）摘要：为研究中等跨度斜拉桥抗震结构体系，以南京秦淮新河大桥为工程背景，采用非线性时程法分析不同抗震体系情况下结构的地震响应。研究表明：塔、梁之间设置粘滞阻尼器不仅可以控制关键位置的位移，而且可

2、以明显降低塔底的地震内力；过渡墩上横向固定支座剪坏滑动不仅可以避免对横向固定支座的抗剪能力提出过高要求，而且大大降低了过渡墩的地震内力响应。关键词：中等跨度斜拉桥；抗震体系；粘滞阻尼器；参数优化中图分类号：U448.272.55文献标志码：A文章编号：1004-4655（2013）06-0086-04相比于大跨度斜拉桥，中等跨度斜拉桥的桥面震响应的办法，以供参考。系多使用钢筋混凝土箱梁，质量较大。中等跨度斜1动力分析模型拉桥的特点使得桥梁大部分的质量集中在桥面系。1.1桥例概况因此，其地震惯性力也将更多地集中在桥面系。桥以南京秦淮新河大桥作为工程背景进行分析，面

3、系的惯性力通过塔、梁连接装置、斜拉索以及支大桥的总体布置图见图1。该工程主桥结构为双塔双座传递给桥塔和边墩，再由桥塔和边墩传递给基索面混凝土梁斜拉桥，跨径布置为110m＋270m＋[1]础，进而传递给地基承受。110m，全桥总长490m。采用H型钢筋混凝土索工程界通常把斜拉桥分为纵向抗震体系和横向塔，索塔总高78m，其中桥面以上部分高66.44m。抗震体系，分别进行2个方向抗震设计。为了减小主梁采用П形混凝土截面作为标准截面，其中在主梁的纵向地震位移，通常在斜拉桥的塔、梁之间边跨梁端段分别有3.5m长的实心截面作为压重和纵向设置阻尼约束装置，一方面起到减震耗能的

4、作43m长的闭合箱形截面，桥面宽36m。每边跨处用，另一方面防止桥面系因较大位移而与相邻结构分别设一过渡墩，均采用桩基础。结构体系：索塔发生碰撞。因此，对于斜拉桥纵向体系的抗震设计，与主梁横向设置限位支座，纵向自由，每个塔、梁阻尼约束装置参数的选取是非常关键的。连接处设有4个粘滞阻尼器；过渡墩上主桥侧采用在斜拉桥的横向抗震体系中，为限制主梁在强一个双向滑动支座（QZ15000SX）和一个横向固定震作用下发生较大的侧向变形，主梁与边墩之间常支座（QZ15000DX）。设置固定位支座、挡块等限位装置。这种刚性的连南过度墩北过度墩490接会引起结构的横向地震响应过大，

5、导致过渡墩及110南主墩270北主墩110河西雨花其基础成为全桥结构的抗震薄弱环节。此外对于采伸缩缝伸缩缝用横向限位挡块的斜拉桥，主梁与挡块间的碰撞问纵向纵向题不容忽视。阻尼器阻尼器本文以工程实例采用非线性动力时程分析方法图1南京秦淮新河大桥总体布置图(m)对不同体系中等跨度斜拉桥的地震响应进行分析和1.2结构有限元模型探讨，并依据得到的规律提出若干降低桥梁结构地采用三维有限元模型进行结构的地震反应分收稿日期：2013-08-12析，为考虑相邻结构的影响，取主桥左右各一联引第一作者简介：邓玮琳（1970—），男，高级工程师，硕士，桥结构作为边界条件。主梁、桥塔、

6、墩均用梁单元主要从事桥梁设计与研究。86邓玮琳，李闯：中等跨度斜拉桥抗震结构体系研究2013年第6期模拟。斜拉索采用杆单元模拟，释放两端的约束，式中：f为阻尼力，kN；c为阻尼系数；ν为阻尼同时考虑恒载作用下的几何刚度变化，根据Ernst器变形速度，m/s；ζ为速度指数；其中c和ζ需要提出的等效弹性模量法考虑垂度效应。桩基础采用通过参数优化分析确定。由于地震作用下，塔与主等效的土弹簧单元模拟桩-土的相互作用，其动力梁间的相对运动速度＜1m/s，一般在工程实际应计算模型见图2。用时，速度指数ζ取值在0.1～0.5之间。1.3地震动输入P4对中等跨度斜拉桥的抗震体系

7、进行研究，仅考P3虑E2地震的影响。根据中国地震动参数区划图以及CJJ166—2011《城市桥梁抗震设计规范》的规定，桥址处（Ⅲ类场地）地震动峰值加速E2取0.22g，P2特征周期取0.5s；场地水平加速度反应谱由规范给P1出，同时以这条反应谱为目标谱，生成7条人工波作为非线性时程反应的输入。图4a）为规范反应谱图2动力计算模型图示和人工波对应的反应谱曲线，图4b）为其中1条典考虑遭受罕遇地震作用下，斜拉桥会表现高度型的人工加速度时程曲线。竖向设计加速度反应谱的非线性，如支座的屈服、阻尼器的耗能等。为了按照水平向设计加速度反应谱乘以0.65得到。合理描述结构的地

8、震响应特征，在有限元分析