针形独塔斜拉桥的地震效应分析.pdf

《针形独塔斜拉桥的地震效应分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第4期(总第160期)2012年8月中国彳益z存CHINAMUNICIPALENGINEERINGNo．4(SerialNo．160)Aug．2012DOI：10．3969／j．issn．1004—4655．2012．04．006针形独塔斜拉桥的地震效应分析沈明(上海市城市建设设计研究总院，上海200125)摘要：嘉定惠平路桥主桥由于建筑景观要求很高，所以采用针形独塔斜拉桥方案。斜拉桥结构主梁和主墩固结，主塔塔底和主墩铰接，使结构在地震作用下的效应变得非常复杂。主桥结构的地震反应谱分析结果表明，边墩、过渡墩和辅助墩的支座布置形式不同对主墩的地震效应影响很大。通过不同

2、的支座布置比选分析可以得到，边墩、过渡墩和辅助墩纵向采用速度锁定支座、横向采用抗震限位装置，主桥结构能够满足抗震要求。关键词：独塔斜拉桥；地震效应；反应谱分析；支座布置比选；速度锁定支座中图分类号：U448．272．55文献标志码：A文章编号：1004—465512012)04—0017—031工程概况嘉定惠平路桥是连接嘉定主城区和云翔大型居住社区西部联系的咽喉，也是蕴藻浜景观轴的重要组成部分，对桥梁形态及景观有着极高的要求。主桥采用针形独塔异型混合梁斜拉桥，一跨跨越河道，跨径组合为2x35m+158m-I-40in，全长为268m，其中钢梁长约208m，混凝土梁长

3、约60m。主桥采用整体断面，钢梁为双箱截面、混凝土梁为双箱多室截面。主桥桥面包括机动车道、非机动车道和人行道，桥面总宽为35．5nlLlJ。主桥桥塔采用3根钢管组成的空间刚架结构，桥塔呈针形，向主跨倾角189，竖向全高86m，桥塔在塔底与主墩铰接。斜拉索共22对，主跨为2根索构成的单索面，边跨为异型双索面。全桥立面布置图见图1。桥：．图1全桥立面布置图主墩基础采用37根咖1500mill的钻孔桩，桩尖3．5m。墩身与道路中心线垂直，承台顺河道布置，与持力层为⑨层(灰色粉砂)。主墩墩身中搁置桥塔的道路中心线成67。。其余边墩为柱式排架墩。部位为方形实体墩，两侧搁置主梁

4、的墩身为薄壁由于主桥斜拉桥结构主梁和主墩固结，而主塔塔墩，厚度为3．5／1"1，墩高约7m。承台为矩形，厚度为底和主墩铰接，使结构在地震作用下的效应变得非常．收稿日期：2012一05—25复杂，有必要对整个主桥结构进行详细的地震效应分析。17中圄彳丛z张沈明：针形独塔斜拉桥的地震效应分析2012年第4期2地震分析计算模型采用SAP2000非线性有限元程序，建立三维有限元模型进行抗震性能分析。模型中主梁和桥墩均离散为空间梁单元，其中主梁采用单梁式力学模型，承台采用集中质量进行模拟；桩基础模拟为6x6弹簧刚度模型，仍按静力的m法计算，但m系数考虑动力影响提高2—3倍。地

5、震输入方向仍然按照正交输人，即地震作用方向为纵桥向和横桥向。主桥动力分析的计算模型见图2。图2主桥动力分析计算模型主桥抗震设防类别为A类，抗震设防烈度7度，抗震设防措施等级8级。抗震重要性系数：E1地震作用为1．0；E2地震作用为1．7；地震动加速度峰值取为0．109。根据JTG／TB02—0l—2008《公路桥梁抗震设计细则》，得到水平设计加速度反应谱最大值s一计算表(见表1)。加速度反应谱曲线见图3。表1水平设计加速度反应谱最大值Sk计算表l抗震设防标准c‘C。C6A(g)s一(g)IE11．01．4I．18O．10．37IE21．71．41．18O．10．63

6、图3加速度反应谱曲线3主桥支座布置方案由于主桥主梁与主墩固结、主塔与主墩单向铰18接，地震作用的水平力主要由主墩来承受，而且地震力产生的墩底弯矩非常大。为了能够减少主墩的地震效应，拟在边墩、辅助墩、过渡墩以及配跨的边墩采用速度锁定支座，速度锁定装置可以自由移动，但在刹车和地震作用下可瞬间锁定，从而使边墩、辅助墩、过渡墩能够承担部分地震力。在E1纵向地震反应谱作用下，边墩、辅助墩和过渡墩纵向采用与不采用速度锁定装置条件下，主墩P5的墩柱及其基础最不利单桩内力的比较见表2。表2主墩P5的墩柱及其基础最不利单桩内力的比较比较项目PfkNy／kNM／kN·m自由418954

7、497424678墩底锁定383737045301259自由6756l3873844桩顶锁定46979592656表2中，P为轴力，y为纵桥向剪力；M为绕横桥向弯矩。由于是线性关系，E2地震反应谱的结果是E1的1．7倍，所以本文不再列出E2下的主墩内力结果比较。从表2数据比较可知，边墩、辅助墩和过渡墩采用速度锁定装置可减少主墩P5墩柱约30％的纵向地震弯矩、基础最不利单桩30％以上的内力，显著地降低了主墩的地震效应。在边墩、辅助墩和过渡墩采用速度锁定支座的基础上，在施工图设计阶段进一步考虑了2种方案。第1种支座布置形式采用纵向全部锁定，在P3(拉索锚跨边墩)、P