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不同地震动情况下的大跨度连续刚构桥梁响应分析

来源:独旅网
・工 程 结 构・不同地震动情况下的大跨度连续刚构桥梁响应分析(西南交通大学土木工程学院,四川成都610031)【摘 要】 地震作用会对连续刚构桥产生巨大破坏,会导致桥梁结构的部分或完全失效。针对这一问

题,文章通过对一工程实例建立有限元模型,并按照不

黄辉震动时桥梁内力响应进行计算。结果表明,在不震动组合作用下,桥梁结构的弯矩响应与一维不同,表现出空间耦合特性。在桥梁抗震设计时,应综合

考虑地震作用的空间特性,合理进行设计。【关键词】 桥梁抗震;刚构桥;动力特性;时程分析【中图分类号】U448.21 +5【文献标志码】AC60,弹性模量3. 6 ? 10* MPk,泊松比0.2,容重25 fN/m3 ;主

我国处于地震频发地区,地震发生频率高,地震震级大,

对 生的破坏是巨大的。对的 , 设 能充分 地震作用带来的危,可能发生地震作用 垮塌等 ,从 破坏 线路 抗 作(1 \"2]o因此,对 抗震凝土强度等级C50,弹性模量3.45 ?104 MPa,泊 比0.2,容重25 fN/m3,重力加速度g =9.81 m/s2.主桥动力计

算模型 图 2 示。分析计算具有重要的意义& 以一座大跨度连续刚 为 对象,采用有限元方法,建 用 力分析的杆系模型,对 的地 应 的抗震设计提供 &1的计算和分析,为类 型图2主桥有限元模型3工程概况犍为岷江二桥是一座特大型桥梁,桥梁全长2 029 m。

结果分析根据动力计算模型,采用多重Ritz向量法计算得到大跨

主桥为预应力混凝土连续刚构桥,桥跨布置为118 m + 215

m + 118叫主

用单箱单室截面,全宽13叫箱 高度由桥墩处13. 75 m按照1.6次曲线变化至跨中处及端部4. 6 m。 ,箱梁顶 及 度均由 向跨中 ,顶板厚度在0.3~0.5 m变化,底板厚度在0.32 -1.46 m变

化, 度在0.5~0.7m变化。主 用钢

身高度约30.0叫孔

凝 薄壁墩身, 础;每个墩身双肢间净距6.0叫每肢纵向厚度2.0叫横向宽度8.5 m, 为圆端型; 用整体式, 向16.0 m,横桥向宽30.0叫厚5.5 m;基础 设计,一个 用18根直径2.5m 孔 &主 布 图1所示。度连续刚 的动力特性, 算了主桥前50阶 型,前10阶振型的周期、频率 型特 表1所示,图3 了前10阶的振型图。从表1和图3可以看岀: 的结构频为0.729 0 Hz,小 一般连续刚 的基频,这表明双薄壁墩能够在一定程度上使得 整 具有柔性特'前10阶 型中有5阶为纵向偏移,其中2阶纵桥向质 量参与系数为21.16 %,由 高度较大,有可能 :桥向产生较大塑形转角,应加强塑性餃区域的设 理。1 前10

力特性及振型特点阶次1频率/Hz周期=230.72901.27121.82871.92631.3720.78660.5468主梁正对称竖弯主梁反对称竖弯+主墩纵移主梁反对称竖弯45图1 主桥总体布置(单位:m)20.51910.35360.31260.2937主梁反对称竖弯+主墩纵移主梁反对称竖弯+主墩纵移主梁正对称竖弯主梁正对称竖弯+主墩纵移主墩纵移主墩纵移2.828063.1993计算模型73.40513.46613.46723.4889890.28850.28840.2866

采用大型有限元软件Midas Civil建立岷江二桥的动力 算模型。计算模型中主梁、薄壁 用梁单元模拟,主线形根据每个截面的形心轴 ,全 分单元196个。模型边 为:主 完全固结,边 端部采用弹性刚接,约束 向、横向和绕桥纵轴向的位移,主 主梁连接部 用刚性 &模型参数取值为:主

10主梁反对称竖弯+主墩纵移:[定稿日期]2018 -08 -25作者简介]黄辉(1992 ~ ),男,硕士,从事桥梁施工控

凝土强度等级制 研究。四川建筑第39卷3期2019. 6185・工 程 结 构・值为0. 3g,对

周期则不予修正。输入的EI - Centro地震波加速度时程曲线如图4所示。在一致激励情况下,考虑地震运动方向的多维特性,输

第3阶振型入的地震波

为:纵 向+竖向,纵 向为水平地震波,竖向为竖向地震波,竖向波峰值为水平波的2/3&图5 了 程法求解的控制截面响应---24#主左肢和25#主墩右部 向 应。第4阶振型(a)T方向地震动24#主墩左肢响应(b)T方向地震动25#主墩左肢响应第8阶振型第9阶振型(c)X方向地震动24#主墩左肢响应第10阶振型图3模型前10阶振型示意用时程法(线性)分析连续刚

址处地

的地震响应。度7级,50年超越概率10 7地震动加速度为0.095g,地类别为II类中软场地类型,因此

须按8度设防,采用EI - Centro波作为地震动输入。同时,

对EI - Centro波进行修正,使得水平方向的地震波加速度峰(d) X方向地震动25#主墩左肢响应186四川建筑第39卷3期2019. 6・工 程 结 构・25#主墩右肢的最大弯矩响应峰值为1.740 ? 104 kN •叫发

生在2.240 s。可以看岀,多地 情况下, 的阶振型被 或间接的 ,表现岀空间耦合特征。对的地 情况, 。因此,在多地 况下结构内力 移的

4截面响应峰值和对应时间 :,应 到与一维地 情,合理设 。结论本文以一座连续刚构桥为工程背景,通过建立其有限元

(e) T - X方向地震动24#主墩左肢响应U ]

15.0 -25#主墩右肢响应模型,对 的动力特性 了计算, 用 程法(线性)对地 应 了分析,得 论。(1) 的 频为0.729 0 Hz,小于一般连续刚 的基频,这表明 薄壁墩能够在一定程度上使得整 具有柔性特征;前10阶 型中有5阶为纵向偏移,由 高度较大,有可能在顺桥向产生较大塑形转,应加强塑性餃区域的设 理。-15.00 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60时间/s图5 地震波加速度时程曲线(f) T - X方向地震动25 #主墩左肢响应(2) 多 地 作用下, 内力响应具有一定的空间耦合性。因此,在抗震分析和设 ,只 用一维地输岀得到的 偏 全,应 用与实 的 多 地 。参考文献从图5中可以看岀,在T方向地震动单独作用时,24#主

墩左肢的最大弯矩响应峰值为1. 0)0?104 kN •叫发生在

3.230 s;25#主墩右肢的最大弯矩响应峰值为1. 080 ? 104 kN • 3,发生在3.230 s。在X方向地 单独作用时,24#主

墩左肢的最大弯矩响应峰值为8.086 ? 103 kN •叫发生在

5.480 s;25#主墩右肢的最大弯矩响应峰值为8. 067 ? 103 kN •叫发生在5.480 s。

[1 ]夏志华.大跨度连续刚构桥地震反应分析[D] •成都:西南交

通大学,2003.多 地 ,24#主墩左[2] 础•桥梁抗震[M] •上海:同济大学出版社,1996.路学报》

[3] 《中 部•中 程学术 述2014肢的最大弯矩响应峰值为1.108 X104 kN •叫发生在2.490 s;[J] •中国公路学报,2014,27 (5 ),1 -96.四川省住房和城乡建设厅关于促进民营建筑企业健康发展的实施意见七()

建行规〔2019〕1号五、企业*

”发展奖等方面予以认可和支持。(十八)引导企业开拓国外市场。建设全省建筑企业 去”发展综合信息服务平台,开展多种形式的企业,通过“靠大联强” “借船

对接活动,支持民营企业与央企、地方大型国有企业合

、强化组织( ) 政策落实。各级住房城乡建设主管部门要进 提高对促进民营建筑企业健康发展重要性认识,加强组织领导,健全工作机制。要广泛、充分倾听民

”等各种途径,共同开拓国际市场。支持企业参与四川对外投资的国外产能合

营 业意见, 政策 读, 政策衔接与协作、产业园区、基础设施工程项目建设。,规范建筑市场管理,优化服务,推动各项政策落地、落

细、落实。本实施意见自印发之日起实施,有效期5年。意见

中涉及“放管服”相关改革措施适用 在内的所有建筑企业。(十九)加大政策扶持。积极协调财税部门对民营建 筑企业在省外国外承接的工程项目在办理完财税事宜

后,按照完成的

业总产值,给予企业一定比例的财政民营 业补贴。对我省建筑企业在省外国外完成的工程业绩和取

的奖项,在 业申报 、招标 标、信用评价、评(来源:四川省住房与城乡建设厅网站)四川建筑第39卷3期2019. 6187

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