郑东新区北三环跨东运河桥的抗震设计与分析.pdf

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1、第4期（总第180期）No.4(SerialNo.180)2015年8月CHINAMUNICIPALENGINEERINGAug.2015DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2015.04.006郑东新区北三环跨东运河桥的抗震设计与分析任春[同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海200092]摘要：以郑州市郑东新区北三环跨东运河桥为工程背景，对该斜拉桥进行了使用摩擦摆支座加阻尼器的减隔震设计，并使用有限元软件对桥梁进行了E1和E2两阶段的非线性时程分析。利用桥梁整体抗震分析计算结果，对桥

2、塔、墩柱及桩基使用UCfyber工具进行了构件抗震验算，得到了一些有意义的结论，可为同类桥梁的抗震设计与计算提供借鉴与参考。关键词：斜拉桥；抗震；减隔震；摩擦摆支座；阻尼器中图分类号：U448.272.55文献标志码：A文章编号：1004-4655（2015）04-0016-031工程概况长272m，左右分幅布置，左幅桥宽29.5m，右郑州市郑东新区北三环跨东运河桥建于龙湖区幅桥宽27m。主桥结构为独塔不等跨斜拉桥，引北三环跨东运河。场地位于郑州市东北部，地貌单桥结构为等高变截面预应力混凝土连续梁，左元为黄河冲积平

3、原郑州东部泛滥平原区。场区地形幅桥梁的跨径组合为(80+112)m+2×40m，桥相对高差不大，地势平缓。本桥西接北三环路龙翔宽29.5～24.5m；右幅桥梁的跨径组合为2×二街交叉点，东接北三环路-朝阳路交叉点，桥40m+(112+80)m，桥宽为22～27m。图1桥梁主桥总体布置图（仅示单幅，m）收稿日期：2015-03-20作者简介：任春（1980—），男，工程师，硕士，主要从事桥梁工程设计工作。16任春：郑东新区北三环跨东运河桥的抗震设计与分析2015年第4期道路等级为城市主干路，地震设防烈度为7度，之处，

4、但这些优势以结构出现一定程度的损坏为代[1]地震动峰值加速度为0.15g，抗震设防类别为甲类。价，是延性抗震设计的一个主要缺陷。2设防标准及性能目标减隔震技术的基本目的是大大减小传递到结构结合国内外近年来发展的抗震设计理念，本桥重要构件上的地震能量，而将这一地震能量转移到结构采用两水平设防、两阶段设计的抗震思想进行减隔震装置上。减隔震技术通过设置减隔震装置延抗震性能的研究，第一水准相当于多遇地震；第二长周期，并增大阻尼以耗散能量。因此，可以避免水准相当于罕遇地震。结构构件的损伤，而减隔震装置发生损伤时，替换依据CJ

5、J166—2011《城市桥梁抗震设计规范》比较简单。规定并综合考虑工程造价、结构的地震作用水平、按照本桥的设防标准和抗震性能目标，本桥采紧急情况下维持交通能力的必要性以及结构的耐久用减隔震设计，使用摩擦摆减隔震支座和阻尼器组性和修复费用等因素，对应于两级设防地震的抗震合的抗震设计。性能目标见表1。4.2摩擦摆减隔震支座与阻尼器摩擦摆支座的隔震消能原理是利用滑动面的设表1桥梁设防标准及性能计延长结构的振动周期，以大幅度减少结构因地震E1地震作用E2地震作用桥梁作用而引起的放大效应，通过支座的滑动面与滑块类别震后使用之

6、间的摩擦达到消耗地震能量[2]。支座的曲率半径损伤状态震后使用要求损伤状态要求R=5m，摩阻系数μ=0.05。结构总体反应在弹不需修复或经简单可发生局部此外，为减小主塔墩桩基础的上拔力，主桥侧甲立即使用性，基本无损伤修复可继续使用轻微损伤桥台和过渡墩处在横桥向分别设置2个粘滞阻尼器。3地震动参数粘滞阻尼器具体参数见表3。抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为表3粘滞阻尼器参数0.15g，建筑场地类别为Ⅲ类场地。对于斜拉桥工程，阻尼器位置阻尼系数阻尼指数依据CJJ166—2011《城市桥梁抗震设计规范》，抗桥台20

7、000.2震设防分类属于甲类桥，桥梁抗震措施应符合地震过渡墩20000.2基本烈度8度的要求。5抗震计算分析桥梁所受的地震作用应按地震安全性评价确5.1动力分析建模原则定，相应的E1和E2地震重现期分别为475a和为正确分析连续梁桥的抗震性能，动力分析模2475a。型采用三维空间有限元分析模型。非线性时程分析从安评单位提供的10条地震波中随机选取时采用非线性支座模型考虑支座的摩擦耗能作用。7条作为非线性时程分析的地震动输入。竖向设计考虑到与相邻桥梁动力特性的相互影响，动力分析加速度反应谱由水平向设计加速度反应谱乘以

8、0.65模型包含研究对象相邻的引桥桥梁结构。根据桥梁得到。结构构件关键尺寸和参数，建立的结构空间有限元各抗震设防标准下地震设计参数见表2。分析模型见图2。表2各抗震设防标准下地震设计参数50a设计基准期设防水准重现周期/a加速度峰值/gal超越概率/%E110475171.1E222475322.44桥梁减隔震设计4.1桥梁减隔震设计理论传统的桥梁抗震设计有