连续梁桥纵桥向位移需求的计算方法研究

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1、2010年3月第3期城市道桥与防洪科技研究127连续梁桥纵桥向位移需求的计算方法研究金大勇，魏标，肖春(1．中国市政工程西南设计研究院，四JiI成都610081；2．同济大学桥梁系，上海市200092)摘要：该文在考虑连续梁桥滑动支座墩滑动摩擦效应的基础上，求出了全桥纵桥向的等效周期和等效阻尼比，将连续梁桥在纵桥向等效为单自由度体系。根据单自由度体系在地震作用下位移需求的计算方法，提出了连续梁桥在地震作用下位移需求的简化方法。最后给出了该方法的算例，并采用非线性时程分析进行了检验，结果表明简化方法有效。

2、关键词：连续梁桥；地震响应；等效体系；位移需求中图分类号：u442．5+5文献标识码：A文章编号：1009—7716(2010)03-．-0127—05(3)忽略主梁的轴向变形，假定主梁各节点有0前言相同的纵桥向变形；连续梁桥具有整体性好、结构刚度大、变形(4)研究对象仅为一联连续梁桥，未考虑相邻小、易于施工等特点，是我国桥梁的主要结构形联在纵桥向的相互作用。式。通常在连续梁桥的一个或几个中支墩上设固图1为连续梁桥纵桥向的计算模型。定支座以承受汽车制动力的作用，其余各墩台上主粱滑动墩体系设置活动支座以适

3、应温度变形的需要，这种体系在地震作用下，结构的地震力主要由固定支座和固定墩承担，它们相对来说是比较薄弱的地方，是控制抗震设计的主要因素。(a)全桥模型在反思2O世纪末震害的基础上，美国学者进图1连续梁桥纵桥向的计算模型一步提出了基于性能抗震设计思想，对多阶段抗震设计方法进行了完善和补充，为桥梁的抗震设1．2连续梁桥各构件的滞回关系计提供了指导思想【I_2]。1981年，Sozen提出在结构1．2．1滑动墩系统的滞回关系抗震设计中进行位移控制，此后研究者又发展了梁体在地震作用下传到滑动墩上的力一般为各种以

4、位移为参数的抗震验算、设计方法，为桥梁活动支座的摩擦力，由于数值很小(规范【5】规定活的抗震设计提供了实用方法【。其中，结构位移需动盆式支座的滑动摩擦系数可取0．02)，滑动墩处求的计算是基于位移设计的关键部分。本文在等于弹性阶段，其滞回曲线见图2(f1)。图中，第i号滑效线性化分析理论的基础上，考虑了滑动支座墩动墩的弹性刚度为K。的滑动摩擦效应，并通过理论分析提出了连续梁试验表明，活动盆式支座的滞回曲线类似于桥纵桥向位移需求简化计算方法，为其基于位移理想弹塑性材料的应力一应变关系，如图2(b)，的抗震

5、设计提供基础。为支座的滑动摩擦力，按式(1)计算：1纵桥向位移计算方法F(1)式(1)中：卜滑动摩擦系数；1．1基本假定在墩高不是很高的情况下，连续梁桥纵桥向Ⅳ——第i号滑动墩墩顶支座的竖向压力。的第一阶振型为主梁纵向振动，相应质量参与系支座的剪切刚度，计算如下：数在95％以上[4J，同时主梁质量和截面刚度都远大于桥墩，因此假定：(1)在进入弹塑性状态后，其纵桥向的地震反式(2)中：△，——支座的屈服剪切位移。应仅考虑第一阶振型的影响；滑动墩与滑动支座按串联组合后的滞回关系(2)忽略桥墩的质量，仅考虑主

6、梁的质量；见图2(c)，第号滑动墩体系的初始侧向刚度为：收稿日期：2009一ll一17K。K作者简介：金大勇(1972一)，男，四川遂宁人，高级工程师，从K—：(3)Ki+—K事道路桥梁工程设计及技术管理工作。,128科技研究城市道桥与防洪2010年3月第3期FFJl、一／l，，，／，：／：一／／A／(a)滑动墩FJ(a)固定墩的滞回曲线／_／一，Jl／G△=，／一A(b)活动盆式支座FJ／一一／o。／_i一(b)固定支座的滞回曲线(c)滑动墩与活动盆式图3固定墩系统滞回曲线图2滑动墩系统的滞回关系曲线

7、1．2．2固定墩系统的滞回关系△卺=乏㈦固定墩采用Takeda滞回模型，见图3(a)，弹性由整体滑动墩体系和固定墩体系组成的等效刚度为，屈服刚度为K。=oK，卸载刚度为K=单自由度体系见图4，对该体系进行pushover分析，K／、／，其中，为屈后刚度比，为桥墩的位移得到如图5所示的力一位移关系。根据图5，当位移延性系数。△较小时(△<△，)时，活动盆式支座尚未发生滑动，固定支座的滞回曲线见图3(b)，由于滞回曲等效体系刚度为滑动墩体系与固定墩的刚度之和线很窄，忽略其滞回耗能；由于其刚度远大于固定Kf+

8、K(OE段)；随着位移△的增大(△f<△<△)，活墩刚度，固定墩系统只考虑固定墩刚度。动盆式支座发生屈服，但整个体系仍保持为弹性，1．3纵桥向位移需求的计算方法等效体系刚度等于固定墩的弹性刚度(剧1段)；1．3．1等效体系周期的计算随着位移△的进一步增大(△>△．，)，固定墩发生屈对于如图1所示的纵桥向对称的连续梁桥，暂服，此时体系的刚度为固定墩的屈后刚度．。不考虑桥台的作用，将2号滑动墩体系和4号滑动墩体系并联成一个等效的滑动墩体系，并联