罕遇地震作用下v型墩混凝土刚构桥抗震性能研究

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1、第11期北方交通·31·罕遇地震作用下V型墩混凝土刚构桥抗震性能研究马胡，葛琳，白丽婷，王占飞(1．大连海洋大学职业技术学院，大连116300；2．沈阳建筑大学土木工程学院，沈阳110168)摘要：为了探明在罕遇地震作用下V型墩混凝土刚构桥抗震性能，以实际工程中一座桥梁为研究对象，利用有限元软件Midascivil建立了全桥的有限元弹塑性模型，进行非线性动力时程分析，考察了4号V型桥墩墩顶反应位移和墩底弯矩一曲率反应曲线。研究结果表明，该桥梁在顺桥和横桥方向罕遇地震作用下，结构进入弹塑性，但未达到极限状态。同时采用位移指标来评价该结

2、构是安全的。关键词：混凝土刚构桥；V型墩；罕遇地震；非线性动力时程分析中图分类号：U442．55文献标识码：B文章编号：1673—6052(2013)11—0031—031引言上部结构为带挂梁V型墩连续刚构桥。挂梁随着我国经济社会的迅速发展，2008年汶川地处采用预应力混凝土现浇T梁结构，翼板厚25cm，震及2010年玉树地震给我国交通运输及国民边肋板厚81(3m，中肋板厚40era；其他处采用单箱三经济带来了巨大的损害，为此人们对桥梁抗震提出室预应力混凝土箱梁结构，顶板厚25em，底板厚了更高的要求。2008年交通部修订了公路桥梁

3、抗22cm，腹板厚40～60cm，箱梁顶板全宽23．99m。桥震设计细则，2012年住建部颁布了城市桥梁抗震设墩处主梁高2．3m，跨中梁高1．4m。为减小温度及计规范，对于重要复杂的桥梁要求采用动力时程分混凝土收缩徐变的影响，本桥在2、3号墩之间和4、析，进行抗震设计J。这对桥梁设计带来了新的5号墩之间上部结构断开，设置成挂孔形式。挑战，特别是在罕遇地震作用下，为了更经济地进行下部结构本桥l#～6#墩为钢筋混凝土V型墩，抗震设计，允许桥梁的抗震耗能构件发生一定程度壁厚80—170cm，V型墩与箱梁底板等宽，为9．4m，的损伤，但不至

4、倒塌。此时需要对结构进行非线性全桥宽度方向设置4排V型桥墩，下部采用整体式抗震分析，来评价结构是否安全_5J。但是在我国，承台接群桩基础，桩基础采用顺桥向双排12根桥梁结构在罕遇地震作用下非线性抗震分析技术起~120cm的钻孔灌注桩。采用柱式桥台。V型桥墩步较晚，处于理论研究阶段，缺乏实际工程的推广和纵向主钢筋采用HRB400级钢筋，直径28ram，箍筋应用。因此，本文以实际工程中V型墩混凝土刚构采用HRB335级钢筋，直径16ram。桥梁立面、箱梁桥为研究对象，建立了全桥有限元模型采用弹塑性标准横断面、V型墩构造如图1所示。动力时

5、程分析，讨论该结构在罕遇地震作用下动力3V型墩混凝土刚构桥有限元模型反应。并采用位移指标来判断该结构的抗震安全性本文采用MidasCivil有限元软件对V型刚构能。为弹塑性时程分析技术在桥梁抗震设计中应用桥进行地震特征值分析及非线性弹塑性抗震分析。提供参考。根据主梁实际横断面及桥梁布置，将桥梁按照空间2V型墩混凝土刚构桥概述实用理论简化为空间模型。考虑在罕遇地震作用下V型墩混凝土刚构桥跨径为30m+5×47m+桥梁将进入弹塑性，对主梁、横梁、墩柱、桩基、系梁30m=295m，主梁总宽度为48m，分左右两幅，两幅采用空间弹性梁单元，V

6、型桥墩采用非线性纤维梁之间设60cm后浇段，用湿接缝连接。单元。边界条件采用节点弹性支撑模拟地基土对结构※基金项目：国家自然科学基金项目(51178279)，辽宁省自的作用，其顺桥向、横桥向的约束刚度根据设计资料然基金(2013020149)·32·北方交通2013(a)桥梁立面图l4004505O14755钟2骨l{堡粱史!缮l障『苎堂!驾一⋯—广E一匣一=：=—=====『『；{(C)V型桥墩立面图b．§0上一⋯—旦业～⋯一1L一⋯．．』哇一⋯——zb(b)上部结构标准图图1桥梁构造图(单位：cm)采用in法计算求得。关于各桥墩

7、上支座的设置如用板式支座，一段为固定支座，一段单向(顺桥向)下：结构边跨采用盆式支座，双向滑动；挂梁处均采滑动支座。有限元分析模型如图2所示。图2有限元分析模型按照设计资料设置模型的材料特性，但对以V型桥墩设置了图3所示的混凝土及钢筋材料本构关系。其中混凝土的抗压强度和钢筋的抗拉强度均按照桥梁设计规范取值。~(tension)~compressJon)．f。＼＼z．K．f：『图4输入的地震波(JMA—N—S)4分析结果及抗震安全评价(a)混凝土的本构关系(b)钢筋的本构关系4．1V型墩顶位移反应曲线图3V型桥墩钢筋混凝土材料特性分别

8、在顺桥方向和横桥方向JMA地震动作用下，该桥梁各桥墩墩顶位移反应曲线取最不利的4模型弹塑性时程分析采用的地震波为在日本神号桥墩为例，进行该桥地震反应及抗震安全评价，其户地震采集的JMS—N—S波，波形如图4所示，最结果如图5所示。图中