某中承式拱桥地震反应谱分析及抗震性能研究

中承式钢管混凝土拱桥地震易损性分析卓卫东;颜全哲;吴梅容;谷音【摘要】为从概率角度定量地描述中承式钢管混凝土拱桥的抗震性能,探讨采用理论分析法建立其地震易损性曲线.通过调查统计国内已建成的百余座中承式钢管混凝土拱桥的基本资料,总结其设计参数常用的取值范围及构造特点.以三跨无推力中承式钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,建立其典型桥梁样本;通过线弹性静力分析和时程分析,确定典型桥梁样本在地震组合下的易损部位,进而定义各构件的性能水平;采用增量动力分析方法,建立典型桥梁样本的理论地震易损性曲线.结果表明:对三跨无推力体系,交接墩及其上设置的盆式支座是主要的易损构件,拱肋、吊杆和系杆以及基础一般不会因地震作用而破坏;与Ⅰ类场地条件相比,Ⅱ类场地条件下结构的损伤概率相对较高,而且地震动强度越高,场地条件的影响也越大.【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2019(041)005【总页数】7页(P126-132)【关键词】钢管混凝土拱桥;理论分析法;增量动力分析;地震易损性曲线;无推力拱桥【作者】卓卫东;颜全哲;吴梅容;谷音【作者单位】福州大学土木工程学院,福建福州 350108;福州大学土木工程学院,福建福州 350108;福建省公路管理局,福建福州 350004;福州大学土木工程学院,福建福州 350108;福建船政交通职业学院道路工程系,福建福州 350007;福州大学土木工程学院,福建福州 350108【正文语种】中文【中图分类】U24钢管混凝土拱桥因解决了拱桥高强度材料应用和施工两大难题，近年来在我国公路和高速铁路大跨径桥梁建设中得到了大量应用[1]。

然而，由于缺乏结构地震破坏数据及试验数据，迄今为止，其抗震性能尚未完全明确。

为从概率的角度定量地描述其抗震性能，宏观地反映地震动强度与结构破坏程度之间的关系，本文针对中承式钢管混凝土拱桥结构体系，探讨建立其地震易损性曲线。

结构地震易损性通常定义为结构在给定强度的地震作用下达到或超过某一极限状态(性能水平)的条件概率[2-3]；地震易损性曲线则表示结构在不同强度的地震作用下达到或超过某一性能水平的概率曲线。

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。

某桥梁地震响应时程分析及建议的抗震措施桥梁是城市交通系统中重要的组成部分，其安全性对城市的交通运行和人民的生命财产安全有着重要的影响。

地震是破坏性极大的自然灾害，对桥梁的抗震性能提出了更高的要求。

本文将围绕桥梁地震响应时程分析及建议的抗震措施展开讨论。

首先，桥梁地震响应时程分析是评估桥梁在地震作用下的结构响应和破坏程度的重要手段。

通过对地震波进行时程分析，可以得出桥梁在地震作用下的加速度、速度、位移等响应曲线，从而对桥梁结构的安全性进行评估。

在进行桥梁地震响应时程分析时，首先需要获取地震波数据。

根据所在地区的地震活动趋势，选择适当的地震波数据进行分析。

其次，需要进行有限元模型的建立。

将桥梁结构抽象成一组节点和单元，并根据实际情况给予相应的边界条件和约束条件。

然后，进行模型的参数修正工作。

通常情况下，需要根据实测的数据对模型进行调整，以更好地与实际情况匹配。

最后，进行地震响应时程分析。

利用地震波数据进行模拟计算，得出桥梁结构在地震作用下的响应。

根据桥梁地震响应时程分析的结果，可以得出桥梁结构存在的问题，并提出相应的抗震措施。

以下是一些常见的桥梁抗震措施建议。

1.给予桥梁足够的纵向和横向刚度。

增加桥梁的刚度可以提高其自振周期，降低地震作用下的位移和变形。

可以通过加固桥梁梁、柱和墩体的结构，增加构件截面尺寸或采用高强度材料等方法来提高刚度。

2.提高桥梁的耗能能力。

在地震作用下，桥梁结构会受到较大的地震力，耗能能力不足的桥梁容易发生破坏。

可以通过设置减震装置、阻尼器或摆锤等来改善桥梁的耗能能力，减小地震作用下的结构响应。

3.加固桥梁节点和连接部位。

桥梁的节点和连接部位是桥梁结构的薄弱环节，地震作用下容易发生破坏。

可以采用加固板、钢板箍或碳纤维增强等方式来增强节点和连接部位的抗震性能。

4.建立桥梁监测系统。

通过在桥梁上设置加速度计、应变传感器等监测设备，可以实时监测桥梁的结构响应和变形情况，及时发现结构的异常，采取相应的维修和加固措施。

(25+100+25)m中承式钢箱梁系杆拱桥动力特性及地震响应分析钢箱系杆拱桥由于承载能力高、跨越能力大、结构形式美观等显著优点,广泛应用于公路工程与铁路工程。

近年来,随着我国钢箱系杆拱桥修建数量的增多,灾难性地震的频繁发生,桥梁震害问题越来越突出,因此对其进行动力特性、抗震及减隔震研究具有十分重要的意义。

本文以(25+100+25)m巴彦淖尔中承式钢箱系杆拱桥为研究对象,利用有限
元软件Midas Civil建立该桥的普通抗震设计和减隔震抗震设计两种有限元模型,并对其进行动力特性分析及E1、E2地震激励下的地震响应分析,主要完成了如下工作:(1)阐述了桥梁震害及桥梁减隔震系统的工作机理,介绍了模拟全桥模型关键部位—铅芯隔震橡胶支座与桩土相互作用的原理和方法。

(2)运用Midas Civil 软件建立无减隔震和有减隔震两种抗震设计模型,对中承式钢箱系杆拱桥进行特征值分析,并对其结果进行了对比分析。

(3)以优化中承式钢箱系杆拱桥的动力特性为目的,研究了拱肋、横撑、桩土相互作用、桥面系四个构件参数对桥梁结构自振特性的影响。

(4)根据场地条件、抗震烈度等控制因素,选择E1地震下的规范反应谱,对有、无减隔震两种模型进行反应谱分析,并将两种模型关键截面的内力响应与位移响应进行对比分析,研究在E1地震激励下铅芯隔震橡胶支座在中承式钢箱系杆拱桥中的隔震效果。

(5)在E2地震条件下,选取三条合理的地震记录,采用时程分析方法对两种模型在顺桥向地震、横桥向地震和竖向地震下的响应进行对比分析,研究E2地震条件下铅芯隔震橡胶支座的隔震效果。