以富阳大桥为例分析连续刚构桥对地震的响应.pdf

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1、文章编号：1009—9441(2016)05—0022—03以富阳大桥为例分析连续刚构桥对地震的响应口口苏志明(福州城建设计研究院有限公司，福建福州350001)摘要：以采用连续刚构桥结构的富阳大桥的设计为例，采用MIDAS／Civil有限元分析软件对其进行了数据建模。分析了桥墩高度、主梁根部高跨比、墩身厚度及双肢间距对连续刚构桥自振频率、地震响应的影响。为此类桥梁的设计和建设提供参考。关键词：连续刚构桥；地震；响应中图分类号：U442．5：U448．23文献标识码：B引言随着我国经济的不断发展，基础设施的建设

2、力度逐渐加大。由于我国疆域广袤，地势复杂，所以在很多道路、铁路建设过程中会建设很多桥梁。在桥梁设计和建设过程中，包括大跨曲线、双柱薄壁墩结构等各种连续刚构桥结构简单、外观优美，其自身在桥梁力度承受方面具有非常优越的性能。桥梁的建设必须要考虑自然灾害的影响，其中地震是一种危害巨大、影响深远的自然灾害，所以在桥梁设计和建设过程中，必须充分考虑地震带来的危害。可以在设计和建造之初，根据相应的地震分析方法，对建设的桥梁构建数据模型并进行分析。根据最终的分析结果，得出桥梁在桥墩、主梁高跨比、厚度等多方面结构形成的频率对地

3、震灾害的响应结果，从而选择最优的设计方案，完成桥梁的设计和建设。1连续刚构桥基本结构介绍图1富阳大桥总体布置图主桥上部构造为预应力混凝土连续刚构，横向分幅设置。箱梁为单箱单室截面，箱梁横截面为单箱单室直腹板，箱梁顶板宽度15．0in，箱梁梁体两翼板悬臂长度为3．5m，底板宽度8．0In，梁底曲线采用1．8次抛物线。主梁根部梁高6．0m，高跨比为1／18．33，跨中梁高2．5m，顶板厚度30cm，底板厚度由跨中的28cm变化到支点处90cm。为有效降低L／4跨径附近截面主拉应力，腹板厚度采用三折线变化形式，厚度由

4、跨中处的50cm变化至支点处的100em，在／_／4附近区段采用等厚的70cm，墩顶0号块范围内为钢筋混凝土实体。主桥箱梁为三向预应力体系，纵、横向预应力体系采用①15．20mm高强度低松弛钢绞线(标准强度1860MPa)，竖向预应力体系采用JL32精轧螺纹钢筋。主墩为双柱薄壁墩，横桥向宽度与主梁底板一致，纵向尺寸为1．3in，主墩断面为矩形实心断面。边墩造型与主墩保持协调，采用矩形实体式板墩，厚富阳大桥采用的是双薄壁墩型的连续刚构桥，度1．8m，墩顶局部做扩大头，以利于引桥布置。主属于刚构桥的一种。刚构桥采用

5、主梁与桥墩连为一墩承台平面尺寸8．2in×13．2m，厚度3．5m，过渡体的结构，以超静定结构为主，通过桥墩和主梁直接墩承台平面尺寸6．3In×10．1In，厚度2．5m。主墩的共同合作为整个桥梁提供固结牢靠的支撑力。富桩基采用6根①2．0m的C30混凝土钻孔灌注桩，阳大桥的连续刚构结构通过墩台与主梁之间刚性连过渡墩采用6根①1．5m的钻孔桩。接，垂直向下的作用力使得主梁顶部受到负弯矩的对该桥采用有限元计算软件MIDAS／Civil建模作用力，从而大大降低了桥梁跨中弯矩。在设计过对桥梁结构进行分析。全桥共140

6、个节点，129个程中，也可以根据实际需求来减少跨中截面，从而减梁元。该桥为直线桥，位于不对称竖曲线上，纵坡为轻桥梁的整体质量。富阳大桥全桥长为359．35m，1．087％和一3．000％，竖曲线顶点位于中跨跨中，计主桥为66m+110m+66m变截面预应力混凝土连算中考虑了竖曲线的影响。续刚构箱梁桥，桥梁下部结构采用板式矩形双薄壁考虑土体对桩基的作用：土体用弹簧模拟，忽略墩、钻孔灌注桩基础。主桥总体布置如图1所示。阻尼和刚度特性的影响，其中弹簧刚度依据m法取．22．Research&ApplicationofB

7、undjngMaterials值。桥梁墩底固结，边墩设置为滑动支座，释放仇，研方向约束。计算简图如图2所示。图2计算简图2富阳大桥对地震的响应a)主梁墩顶位移2．1桥墩高度对地震的响应研究墩高分别为9m、11m、13m、15m和17m等5种情况下桥梁的抗震性能。2．1．1自振特性分析在一定范围内，墩高增大使桥梁结构的竖向刚度和侧向刚度均减小，并影响桥梁结构的振型顺序。2．1．2顺桥向地震响应分析顺桥向激励下，关键截面的内力及位移峰值随主梁双肢间距变化如图3所示。梁跨中弯jiE梁根部弯jj梁墩顶剪力(e)墩底弯矩

8、图3顺桥向地震波作用下内力及位移随桥墩高度变化曲线由图3可以发现，在顺桥向地震动作用下，随着桥墩高度的增大，主梁墩顶位移及墩底弯矩有不同程度的增大，变化幅度分别为29％和20％；主梁跨中弯矩、主梁根部弯矩、主梁墩顶剪力和墩底剪力均有较大幅度的减小，分别为82％、94％、55％和87％。可见墩高的改变对连续刚构桥的地震响应有较为显著的影响。在横桥向地震动作用下，随着桥墩高度的增大，主梁墩