城市高架桥延性抗震体系与减隔震体系对比.pdf

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1、◎一⋯一s城市高架桥延性抗震体系与减隔震体系对比李树逊，邓青儿。(上海浦东工程建设管理有限公司；上海市政工程设计研究院)摘要：以上海内环线改扩建工程为依托，选取典型标准联高架桥，分别采用延性抗震体系和减隔震体系进行结构抗震没计。对比了两种体系下的结构的抗震性能的具体表现，以及两种抗震体系在经济性上的差异。结果表明，城市高架桥采用减隔震设计体系，不仅可以获得更优的结构抗震性能，还能节省T程造价。关键词：高架桥；延性抗震；减隔震；经济性0引言l桥梁概况与结构建模近年来，我国城市化进程不断加快，城市经济高速以上海浦东内环线改扩建工程罗山路段高架桥建发展，与之相适应的各种城市纵、横、环线交通网路的设工

2、程为依托，标准联为4×29m四跨连续箱梁桥，桥建设需求也在不断加大。从节约城市用地的角度出宽24．5m，双向六车道，下部结构为门式框架墩，墩高发，这些快速交通网络一般采用高架桥的结构形式，它为9．297～9．798m，群桩承台基础，桩长4lm，桩径们除了为日常的经济运行提供安全、可靠、便捷的交通1．0m，如图1所示。场地土为四类，反应谱特征周期服务功能以外，在发生地震灾害时还需承担起人员转为0．65S，设计地震基本加速度峰值为0．1g，图2所移、应急救灾物资输送等的任务，在灾后重建期还需为城市基础设施重建和城市经济恢复提供交通服务。因此，对这些城市快速路高架桥进行合理的抗震设计，对于确保城市交

3、通生命线畅通，提升城市整体的抗震防灾能力具有非常重要的意义。汶川地震之后，我国在总结多年研究成果的基础上，新颁布了《公路桥梁抗震设计细则》(JTO／TBO2—01—2008)_】]，采用E1、E2两水平抗震标准，由单一的基于强度的抗震设防发展为基于强度和基于变形的两级设防。不仅通过引入能力保护的设计思想，完善了桥梁的延性图1桥梁结构立面图(mm)抗震理论，而且还对桥梁减隔震设计给出了相关规定¨2]。事实上减隔震在新西兰、美国、日本以及欧洲等得到了非常广泛的应用，许多经历了实震检验的减隔震桥梁也都表现出了非常优越的抗震性能[3]，而目前我●{国桥梁减隔震的设计应用实例却很少。本文结合上海浦东内环

4、线改扩建工程，分别采用延性抗震体系和减隔震体系进行结构抗震设计，系统比较了这两种结构抗震体系下的具体抗震性能表现，以及两种抗震体系的经济性。周期／s收稿日期：2O1O一0831图2场地设计加速度反应谱基金项目：上海市科学技术委员会科研项目(0923l200300)28上冯么娩N。．42010s—G⋯一s◎示为水平设计地震反应谱。根据连续梁桥的结构特2延性抗震体系设计点，建立结构三维有限元动力分析模型。其中，主梁、延性抗震的主要特点是利用结构在强震下进入塑墩均采用空间梁单元，主梁的二期恒载采用附加分布性状态，降低结构刚度，延长结构周期，使之与地震的质量进行模拟，承台模拟为质点，桩基采用等效土弹簧

5、卓越能量周期区段相远离，进而达到减震的目的]，并模拟桩土相互作用，普通球钢支座采用与其约束行且塑性部位的滞回机制有助于耗散传人结构的地震能为相适应的主从约束模拟，减隔震支座则采用与其力量，进一步控制结构的位移响应。学行为相适应的非线性连接单元来模拟。为考虑相邻表1所示为各墩底截面在两级设防地震作用下联结构之间的动力相互作用，分别在左右两侧各增加的地震响应以及能力验算状况。可以看出墩柱在E1一联相邻桥梁的结构模型，如图3所示。地震作用下均处于弹性状态，在E2地震作用下均进入延性工作状态。根据08细则要求，对未进入延性状态的墩柱，其基础受力直接采用弹性地震响应分析的结果，对已进入延性状态的墩柱，基

6、础受力应按，””能力保护原则进行确定。表2所示为最不利单桩的受力与截面验算结果。可以看出各墩桩基础均已进人塑性，需进行加强。经试算，需将桩基础配筋率由0．968提高至2．0，才能满足E2地震作用下的性能目标需求。表1桥梁墩底地震响应与验算El地震作用E2地震作用地震输入墩号最小轴力弯矩需求抗弯能力构件最小轴力弯矩需求抗弯能力构件．kN／kN·n1／kN·m状态／kN／kN·m／kN·m状态纵向Pm318579l7472l8520弹性855459405185O0塑性Pm29426O768310390弹性一3730261256375塑性Pm306510719012070弹性一14892444683

7、l6塑性横向Pm3l539368331l590弹性——2280232357915塑性Pm3268O465l912200弹性一45422l658830塑性Pm334716630510610弹性一2¨6214387207塑性注：表中纵向只给出固定墩Pm3l的受力，内力为与恒载的最不利组合表2最不利单桩验算E1地震作用E2地震作用加圊后地震输入墩号最小轴力弯矩需求抗弯能力构件最小轴力弯矩需求抗弯能力构件