大跨度钢管混凝土拱桥的抗震分析

某钢管混凝土系杆拱桥抗震性能评价摘要:本文以某三跨钢管混凝土系杆拱桥为背景，利用Midas civil空间有限元软件建立该桥空间动力计算模型，采用反应谱方法进行结构地震反应分析。

研究了结构在E1地震作用（100年超越概率63%）和E2地震作用（100年超越概率4%）两种设防水准地震输入下的地震相应，从计算结果可以得出结论，各部分结构尺寸可以满足结构抗震性能，可为同类型桥梁的设计提供参考经验。

关键词：钢管混凝土系杆拱桥；抗震；反应谱；动力响应；空间模型1.工程概况本项目特大桥采用采用连续刚构钢管混凝土拱组合桥，跨径组成为：（2×37）m+88m+180m+88m+25m，桥长425m。

主拱和边拱均采用为平行式钢管拱，仅主拱设置三个钢管横撑。

主拱上部结构为采用钢—混凝土组合梁桥面系，下部为钻孔灌注桩基础，桩径2.0m。

边拱采用的是预应力混凝土π型梁，下部为钻孔灌注桩基础，桩径2.0m。

桥梁总图布置图见图1根据规范，E1、E2地震作用下的场地设计地震动水平向峰值加速度及加速度反应谱参数，见表1。

地震激励采用纵向和横向两种输入方式。

表1 工程场地设计地震动参数（阻尼比5%）3.2.2最不利单桩内力计算采用100年超越概率63％的反应谱，所得到的各联顺桥向和横桥向最不利单桩内力最大值分别见表4和表5。

表4 E1地震作用下最不利单桩内力汇总－顺桥向3.3.2最不利单桩内力计算采用E2反应谱，所得到的各联顺桥向和横桥向最不利单桩内力最大值分别见表6和表7。

表6 E2地震作用下最不利单桩内力汇总－顺桥向通过验算可知，在E1地震作用下，三角刚架、拱肋和桥墩的顺桥向和横桥向抗弯承载能力均满足要求；三角刚架桩基础和桥墩桩基础顺桥向和横桥向抗弯承载能力均满足要求。

在E2地震作用下，三角刚架、拱肋和桥墩的顺桥向和横桥向抗弯承载能力均满足要求；三角刚架桩基础和桥墩桩基础顺桥向和横桥向抗弯承载能力均满足要求。

5.参考文献（1）戴小冬、卢江波、苏振宇、张铭。

近年来 ， 随着钢管混凝土结构理论 的不断完善 ， 钢 管混凝土拱桥得到了快速发展 ， 跨度屡创新高 ， 已成桥 的跨度 已达 ３０ｍ， ６ 在建桥 的跨度 已超过 ４ ０ｍ。自振 ０ 特性的研究表明 ， 大跨度钢管混凝土拱桥 自振周期较 长， 属于柔性较大的结构¨ ， 儿 结构的几何非线性性质 有可能对其地震响应特性产生影响 ， 目前对这一问 但 题的研究仍较少。同时 ， 恒载内力和构型 、 多点激励效
Ｎｏ ｌ ｅ ｒ Ｓ ｉｍ ｉ ｓ ｏ ｓ ａ ｙ ｉ ｏ ｎ — ｐ ｎ ＣＦＳ ｃ ｉ ｇ ｎ ｉ ａ ｅｓ ｃ Ｒｅ ｐ ｎ ｅ Ａｎ ｌ ｓｓ ｆＬｏ ｇ—ｓ ａ ｎ Ｔ Ａｒ ｈ Ｂｒｄ ｅ
Ｚ ＨＡＯ Ｃ ｎ —ｈ ｉ ＨＯＵ Ｚ ｉ ｉｎ ａ ｕ ，Ｚ ｈ —ｘａ ｇ
大 跨 度钢 管 混 凝 土 拱桥 非 线性 地 震 响应 分 析
赵 灿 晖 ， 周 志祥２
（． 南交 通大学 １西 土木工程学院 ， 都 ６０３ ；． 成 １０ １２重庆交通学 院 科技处 ， 重庆 ４０７ ） 混凝 土拱桥 在 同步激 励和 多点激励 作 用下 的非 线 性地 震 响 应 特 性及 主 要 影 响 研
ｓｎ ｈ ｏ ｏ ｓｓｉｍｉ ｘ ｉ ｏ ｎ ｌ —ｓｐ ｏ ｓ ｉｍｉ ｅ ｃｔｔ ｎ ｉ ｓ ｄｅ ｎ ｔｉ ｐ ｐ ｒ Ｔ ｅｎ ｎ—ｌ ｅ ｒｓ ｉｍｉ ｅ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｅｓ ｃｅ ｃｔ ｎ ａ ｄ ｍｕｔ ｉ ｉ ｕ ｐ ￣ ｅｓ ｃ ｘ ｉ ｉ ｓ ｔ ｉｄ ｉ ｈｓ ａ ｅ． ｈ ｏ ａｏ ｕ ｉ ａ ｅｓ ｃｒ－ ｎ ｓ ｏ ｓ ｆＣ Ｓ ｒｈ ｂ ｄ ｅｉ ｃ ｌｕａｅ ｙ ｔ ｐ ｎ ｅｏ Ｆ Ｔ ａｃ ｒ ｇ ｓ ａｃ ｌｔｄ ｂ ｍｅ—ｈｓｏｙ ａ ａｙ ｉ ｍｅｈ ｄ，ａ ｄ ｔｅｅｆｃ ｆｇ ｏ ｔ ｃｎ ｎｉｅ ｒｔ ｌｎ ｉ ｉ ｉｔｒ ｎ ｌｓｓ ｔｏ ｎ ｈ ｆ ｔ ｅ ｍｅｒ ｏ ｌ ａ ｏ ｇ ｅ ｏ ｉ ｎ ｏ

分析 。
１ 、髻沙 大桥反 应谱 抗震 损失 ， 还使得社 区的供水 、 供 电、 电信 、 交通等生命线工程瘫痪 ， 给震后的救灾工
作 和灾 区重建 造 成 巨大的 困难 。桥 梁是 交通 运输 系 统 中的枢纽工 程 ， 避免 和减 轻地 震对 桥梁 的破 坏 ， 对
根 据表 １ 计算 数 据可 以得 出 以下 丫髻沙 大桥 的 自振特 点 ： １ ）自振周 期 长 。从 表 中 可 以 看 出 、髻 沙 大 桥 ｒ
Ｐ ＝Ｃ ｋ 。 。 。 Ⅳ。
。
（） １
式 中： 为综合影响系数 ； Ｊ ｉ ｝ 为水平地震 系数 ； 为 动力放大系数 ； 为第 振型的参与系数 ； 表示 第 振型在第 自由度方 向上 的幅值 ； 为结构物
于保障人 民生命财产 和减少经济损失 ， 更好地发挥
交通 运输 在抗 震救 灾 和灾 区重建 中的作 用都 极 为重 要 … 。 因此 ， 何桥 梁 都应 该 进 行 抗 震 设 计 和 抗 震 任 验算 。 本 文 以广 州 市 丫髻 沙 大 桥 为工 程 背 景 ， 用 大 利 型通 用有 限元 软 件 ＡＮ Ｙ Ｓ Ｓ建 立 了三维 空 间有 限 元 模型， 应用 反应 谱 法 ， 丫髻 沙 大桥 的抗震 性 能进行 对
型， 应用现有的抗震理论 ， 主要是采用反应谱法 ， 丫髻沙大桥 的抗震性 能进行分析。计算结 对 果表 明， 向地震激励对该桥 的影响较大， 横 在计算地震力时， 应该考虑竖向地震荷载的组合 。 关键词 ： 钢管混凝土拱桥 ； 地震反应 ； 反应谱 法； 限元模型 有
中 图分类 号 ： ４ ．２ Ｕ４８ ２ 地震 是 一种 破坏力 巨大而 又难 于预 测 的 自然 灾 害。强 烈 的地 震 具有 很 强 的破 坏 性 ， 烈 地 震 发 生 强 时， 不仅 引发 山崩 、 啸 以及 造 成 人 工 设施 的 破 坏 ， 海 文献 标识 码 ： Ｂ

参考内容
基本内容
随着经济的发展和科技的进步，我国基础设施建设规模不断扩大，尤其是大 跨度桥梁的建设取得了长足的发展。大跨度钢管混凝土拱桥作为现代桥梁工程的 重要类型，具有结构轻盈、跨越能力大、美观环保等优点，因此在公路、铁路和 城市交通领域得到广泛应用。
然而，大跨度钢管混凝土拱桥施工过程复杂，涉及众多关键技术，如何确保 桥梁施工过程中的稳定性、安全性和精度控制成为亟待解决的问题。本次演示旨 在探讨大跨度钢管混凝土拱桥施工控制方面的研究，以期为类似桥梁工程建设提 供理论支持和实践指导。
参考内容二
一、引言
随着现代工程技术的不断发展，大跨度桥梁的设计和施工越来越受到人们的。 大跨度桥梁不仅在视觉上提供了宏大的景观效果，而且在功能上满足了跨越大型 河流、峡谷或其他复杂地形的需求。在众多大跨度桥梁中，大跨度钢管混凝土拱 桥因其独特的结构特性，如高强度、耐久性好、造价低等，而在桥梁工程中具有 广泛的应用。
在实验研究方面，学者们通过制作缩尺模型、全桥模型等进行了各种加载实 验，以探究拱桥的受力性能。这些实验表明，大跨度钢管混凝土拱桥具有良好的 承载能力和变形性能，同时拱脚处容易出现裂缝。尽管实验研究在某些方面取得 了成果，但仍存在实验条件与实际环境有所差异等问题。
本次演示主要研究大跨度钢管混凝土拱桥的受力性能，借助完善的理论和实 验设施，旨在探寻拱桥结构中应力、应变和强度等指标的变化规律。首先，运用 有限元软件建立大跨度钢管混凝土拱桥的数值模型，进行静力分析和模态分析， 以获取拱桥在自重作用下的应力分布和振动特性。
文献综述
大跨度钢管混凝土拱桥的非线性地震反应研究已经取得了不少进展。国内外 学者通过理论分析、实验研究及数值模拟等方法，对拱桥的地震响应进行了深入 探讨。已有的研究主要集中在以下几个方面：