高墩大跨连续刚构桥抗震性能分析.pdf

《高墩大跨连续刚构桥抗震性能分析.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、桥梁工程高墩大跨连续刚构桥抗震性能分析姜保利（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600）摘要：某高墩大跨连续刚构桥由于其跨径大、桥墩较高，且桥墩采用不同截面形式组合，桥梁结构在地震作用下受力特性复杂，因此采用反应谱法和时程分析法对其进行了抗震分析。其分析结果表明，在设计地震作用下，结构控制截面处内力均处在弹性范围内，说明所选结构形式和截面尺寸是合理的。关键词：桥梁；连续刚构桥；高墩大跨；抗震性能；反应谱法；时程分析中图分类号：U442.55文献标志码：B文章编号：1009-7767（2015）0

2、2-0076-04AnalysisofSeismicPerformanceofContinuousRigidFrameBridgewithHigh-pierandLong-spanJiangBaoli连续刚构桥具有整体刚度大、结构体系受力合理、2桥梁技术标准[1]墩梁固结无需巨型支座和施工方便等优点。由于梁1）道路等级：二级公路。端存在负弯矩，使得跨中正弯矩减小，从而削减了跨2）设计荷载：1.3倍公路-I级。中截面尺寸，明显增大了桥下净空，因此，连续刚构桥3）设计行车速度：60km/h。常用于需要较大桥

3、下净空和建筑高度受限等情况。然4）桥面宽度：主桥12.4m，行车道净宽11.4m。而，对于地震作用下的高墩大跨连续刚构桥，因采用5）桥下净空：跨越丰沙铁路，桥下净高>7.6m。墩梁固结，其抗震特性与普通梁式桥存在明显差异。笔6）地震动峰值加速度：0.20g（桥址处地震烈度为者以某高墩多跨（跨铁路、跨河流）连续刚构桥为背景，Ⅷ度，因此按Ⅷ度设防）。[2]根据JTG/TB02-01—2008《公路桥梁抗震设计细则》，3动力计算模型采用反应谱和时程分析方法对其进行抗震分析。根据桥梁的总体构造布置，在MIDAS

4、中建立结构1工程概况动力特性和地震反应的三维有限元模型。其中共有节某桥全长306m，主桥为（58+93+97+58）m多跨点146个，单元139个，主梁、桥墩都用梁单元模拟。预应力混凝土连续组合刚构桥，上部结构采用变截面有限元模型见图1（图中1-1为1号墩的第1个控制预应力混凝土单箱单室箱梁，主桥桥面布置为11.4m截面，以此类推）。行车道+2×0.5m防撞护栏。下部结构1号桥墩（左起3.1自振特性第1个墩）高59m，采用高40m空心矩形薄壁墩配计算了连续刚构桥的前10阶振型，并描述了相应19m高圆形实

5、体墩座和4m高、14m×11m承台；2号振型形状，结构自振特性见表1。桥墩高56m，采用高40m空心矩形薄壁墩配16m高3.2加速度反应谱圆形实体墩座和4m高、14m×11m承台；3号桥墩高根据文献[2]规定，该桥场地阻尼比为0.05时水平10.5m，采用6.4m高、4m×7m实心矩形墩配4.1m设计加速度反应谱取为：≤高圆形实体墩座和4m高、11m×11m承台。桥墩基础≤Smax（5.5T+0.45）T<0.1s≤≤≤均为钻孔灌注桩，基桩按嵌岩桩设计，桥台形式为重S=≤Smax0.1s≤T≤Tg。≤≤

6、≤力式。≤S（T/T）T>T≤maxgg桥梁工程图1全桥有限元模型表1结构自振特性模态号频率/Hz周期/s振型描述14.471.41主梁侧移24.821.30主梁反对称侧移35.191.21主梁纵弯45.851.07主梁侧弯59.360.67主梁竖弯69.400.67主梁反对称侧弯713.270.47主梁竖弯814.310.44主梁正对称侧弯图3地震动加速度时程B918.200.35主梁竖弯1020.310.31主梁竖弯式中：Smax为水平设计加速度反应谱最大值；T为结构的自振周期；Tg为场地的特征周期

7、。3.3地震波选取文献[2]规定，对于B类桥梁在地震动水平为E2的地震作用下需要进行时程分析。根据设计细则所给定的设计加速度反应谱函数得到地震动水平E2下的反应谱，然后合成与其兼容的3条水平向地震波时程并图4地震动加速度时程C进行时程分析，最后计算各控制截面的地震反应。所使用的地震波数据见图2～4。下，各墩梁固结处、墩底处均为不利受力截面，所以应进行抗震验算。由于该桥桥墩为空心矩形薄壁墩配高圆形实体墩形式，故将桥墩截面变化处作为控制截面，并进行抗震验算。4.1反应谱分析根据主桥的动力计算模型，采用E1、

8、E2地震作用下加速度反应谱进行结构地震响应分析，地震输入方式为纵向+横向+竖向，计算采用前100阶振型进行组合（振型组合方式采用CQC方法，方向组合采用SRSS方法）。按照结构永久作用标准值与地震作用标准值效应进行组合，通过计算得到各控制截面的内力最大值，见图2地震动加速度时程A表2（该表只列出了几个控制截面中内力较大的值，并4抗震性能分析与控制截面P-M能力进行对比，以评价其抗震特性；为根据连续刚构桥结构特点可知，在地震荷载作用减小篇幅，