小半径曲线连续刚构桥梁的简化抗震设计计算.pdf

《小半径曲线连续刚构桥梁的简化抗震设计计算.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、广东公路交通Vｏl.43Nｏ.６２０17年第６期ＧｕaｎｇｄｏｎｇHiｇhwaｙＣｏｍｍｕｎiｃatiｏｎｓＤｅｃ.２０17文章编号：1６71－7６19（２０1６）０６００２7－０６小半径曲线连续刚构桥梁的简化抗震设计计算钟长伟（四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院，成都６1００41）摘要：为了探讨小半径曲线连续刚构桥梁简化抗震设计的有效方法和适用性，以一座（８０ｍ＋２×1２０ｍ＋８０ｍ）的小半径公路曲线连续刚构桥为例，比较了０°、15°、3０°、45°、６０°、75°、9０°7种水平地震输入方向地震荷载工况下的直梁、弯梁模型的动力特

2、性和地震响应。计算结果表明，在任意方向输入地震动时，构件的地震响应最大值均可能出现，因此通过改变地震动输入方向来确定地震响应最大值是有效的方法；该曲线桥可以按照直线桥来进行抗震设计，但需保证最不利截面的设计强度、提高墩顶梁截面的抗剪强度、加强外侧板式橡胶支座的抗震设计强度并约束主梁的横向位移。在满足上述局部构造设计强度的有效条件下，采用直梁代替弯梁对该桥进行简化抗震设计的方法适用可行。关键词：曲线连续刚构桥；地震响应；动力特性；简化抗震计算中图分类号：Ｕ44２.55文献标志码：Ｂ1弯桥计算理论０引言［9］等曲率平面弯梁的基本微分方程（符

3、拉索当直梁桥不能达到实际地形和线路的要夫方程）为：＇２求时，曲线梁桥的出现满足了线路整体连续性２２＇＇＇u∂qrqs∂mymy［1］EIyu＋２u＋4=－－２－２（1）的要求。在我国西部地区，由于地形地貌的rr∂sr∂sr限制，许多桥梁都布设在平曲线和竖曲线EIw＇＇＇＇EIn＋GId＇＇＇＇＇＇［２］［3］w－w＋EIwθ上。现有研究表明，当曲率半径小于rr（２）２０００ｍ时，选取曲线连续刚构桥较曲线连续＇＇EIn－GIdθ＋２=Ms梁桥更为合理，因此小半径曲线连续刚构桥在r［4］交通工程中的应用十分广泛。但在国内外EIw＇＇＇＇GI

4、d＇＇EIw＇＇＇＇（EIn＋２）w－２w＋θ历次地震中，曲线梁桥的地震损伤时有发rrr（3）［5－7］生，因此小半径曲线连续刚构桥在交通工EIn＋GId＇＇∂mn－θ=qy＋程中的研究与应用仍存在诸多需要继续完善r∂s和改进的地方，结构抗震能力分析和简化抗震式中，E为弹性模量，G为剪切模量，θ为截面计算就是其中的关键。扭角，Iy、Iw、In、Id为截面的广义几何特性。其中，现今很多设计单位在对曲线连续刚构梁桥进式（1）与式（２）、式（3）相互独立，它表示弯梁平面行设计时，考虑直接采用直梁代替弯梁进行简化内变形与垂直于水平面的变形相对独

5、立。从式［８］（２）和式（3）可以看出，必须联立求解才能得到竖计算。如果直梁简化模型的抗震计算对地震响应估计过低，会导致桥梁在地震中发生倾覆等损向变位w和扭角θ，这充分反映了曲线桥弯曲与扭伤，对结构安全和使用不利；如若直梁简化模型的转耦合作用的受力特点。外部荷载作用在梁上抗震计算对地震响应估计过高，则将造成资源严时，截面生成弯矩也会使得扭矩产生，反之亦然。重浪费。因此，研究小半径曲线桥在简化抗震设由于弯扭耦合作用，曲线梁与直线梁的受力特性计中的有效条件和正确计算方法是工程实际所需存在巨大差异。要的。２有限元模型作者简介：钟长伟（19８２

6、－），男，硕士研究生，工程师，主要从事桥梁勘察设计工作，E－ｍail：２６3417０２75@ｑｑ.ｃｏｍ·２7·２０17年第６期广东公路交通总第153期２.1工程背景率及对应的振型列于表1。模型1和模型２的前5本文选取某跨径为（８０ｍ＋２×1２０ｍ＋８０ｍ）且阶振型对比见图3。半径R=８００ｍ的公路曲线刚构桥为研究对象。该表1前5阶振型对比桥主梁采用单箱单室截面，梁高由中支点位置８.８直梁弯梁ｍ向跨中及边跨现浇段4.６ｍ呈二次抛物线变化，阶次频率周期振型频率周期振型桥宽11.5ｍ。支座采用板式橡胶支座。下部结构1０.93０６.757纵飘

7、０.93２６.74２纵飘采用双薄壁墩，基础采用钻孔灌注桩基础。２1.２994.８3８横弯1.２８34.８9８横弯主梁采用Ｃ55混凝土，桥墩墩身采用Ｃ4０混凝土，1至3号桥墩墩高分别为3２ｍ、35.5ｍ、33.531.33２4.71８横弯1.3174.771横弯ｍ，墩顶梁单元采用Ｃ55混凝土。41.８６13.377竖弯1.８６０3.37８竖弯２.２模型的建立5２.０２０3.111横弯２.０113.1２5横弯本文针对曲线桥地震反应的特殊性，采用MI-ＤAＳＣiｖil２０1２等结构分析软件，建立空间有限元注：“纵向”表示弦向，“横向”表示与弦

8、向相垂直的方模型，采用时程分析法，着重分析小半径曲线连续向。刚构桥结构抗震能力，为简化抗震计算做基础。建立该桥的简化模型（直梁模型）与实际模型（弯梁模型）进行定性和定量的对比分析验算，直梁模型与弯梁模型的支