大跨度斜拉桥弹塑性地震响应分析及抗震性能评价
- 格式：pdf
- 大小：407.21 KB
- 文档页数：8
２ 考 虑材料 非线 性 的纤维 单元模 型
采用 了能 同时考虑轴力和两方 向弯矩非线性 的纤维单元来考虑材料非线性 ，进 而分析骑螺 沟 大桥 的非线性地震响应【７ 】 Ｊ。 【 根据纤维模 型理论把梁柱截 面划分成多个小 四边形 纤维 （ 包括混凝 土纤 维和钢筋纤维 ，见 图 ４， ）引入 以下假定 ： １ 纤 维梁 可以发生大 位移但 （）
行 弹塑性 地震 响应 分析 和 非线 性抗震 能力 的评 估 ， 计算 分 析表 明 ： 虑 材料 非线 性后 ， 梁的 面 内 、 弯矩 以及 主塔 的轴 力 、 考 主 外 面 内 、 弯距均 有较 大程度 地 降低 ， 外 主梁纵 向位移 以及 主塔 的面 内 、 剪力均 由不 同程度 的提高 。 外
向 ５ｍ， 下端渐变为 ９ｍ和 ５ｍ， 为单箱单室结构 。 在 中塔柱和下塔柱相交部分设置一道横梁 ， 横梁采
收稿 日期 ：０ １ ０ — ８ ２ １－ ８ ０
作者简介 ： 奚灵智 （９２ ）男 ， １８ 一 ， 浙江 台州人 ， 工程 师 ， 从事道 路桥 梁工程 设计 工作 。
型的伸 缩缝 。
１ 有 限 元 分 析 模 型
建立 了斜 拉桥 的空 间动力计 算模型 ， 图 ２ 见 。 在有 限元计算模 型 中采用 空间梁单元模 拟桥墩 、 主梁 、 主塔 ； 索单元模拟 斜拉索 ； 拉索与主梁及 斜 主塔 的连 接 方 式 采 用 弹性 连接 中 的 刚性 连 接 。 为 简化计算 ， 不考虑承台和桩基础 的影响。 限元模 有 型共 有 ９ ８个节 点 ，７ １ ６ ８个 单 元 。 有 限元计算 中 ，自由振 动计算 时采用子 空间 法求解特征值 ；地震响应分析 时采用 Ｎ ｗ ａ 直 ｅｍ ｒ ｋ 接积分法 （ Ｂ＝１ 和 Ｎ ｗｏ 代 法 。用 Ｐ ／ ４） ｅ ｔｎ迭 一６ 效 应 和动坐标法考虑大位移的影 响［ 】 斜拉桥 整体 ４。 】 【 ５ 阻尼采用 Ｒ ｙ ｉ ａｌｇ ｅ ｈ阻尼 ，其 两 个 阻 尼 系 数 均 设 为 ０Ｏ ， ． 两个频率根据结构 固有频率而设为不 同值 。 ５ 输入 的地震波采用《 场地地震安全评价报告 》 中提 供 的人工地震加速度时程 ，由于大震作用下桥梁 结构 响应较大 ， 故后面的分析均针对大震进 行 ， 大 震 加 速度 时 程 响 应 曲线 见 图 ３ 。
用单箱单室截面， 箱高 ４ｍ， 纵桥向宽度 ６ 。 ． ｍ 主墩 ６ 为单箱三室变截面 ， 顶部纵桥向宽 １ 横桥向宽 ０ｍ， ２ 底部纵桥 向宽 １ ， ０ｍ； ３ｍ 横桥向宽 ２ 基 础采 ０ｍ； 用 群桩 基础 。在 ２ 墩 、 ＃ 墩 处分别 设置 一道 ８０ ＃ ７ ０
仍然 符合 小应变 ， 从而考 虑梁 的几何非 线性 ； ２ （） 垂直 中心轴 的横截面变形后仍然保持平面并且垂
４ ２
桥梁结构
城 市道桥 与 防 洪
２ １ 年 １ 月第 １ 期 ０１ １ １
关键 词 ： 拉桥 ； 斜 地震 响应 ； 弹塑性 ； 抗震 性能
中 图分类 号 ： ４ ８２ Ｕ ４ ．７ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ９ ７ １ （０ １ １－ ０ ｌ０ １０ — ７ ６ ２ １ ） １０ ４ 一 ８
０ 前 言
斜拉桥 以其结构受力性能好 、 越能力 大 、 跨 结 构 造型宏 伟壮 观 、 多彩多姿 、 抗震 能力 强… １ １及 ３ 施工方法成熟等特点 ，近年来在桥梁建设 中越来 越广泛地被采用 ，尤其位于陆路交通线上 的枢纽 工程 ， 若遭受地震灾 害严重破坏 ， 切断 了震 区交通 生命线 ， 造成救灾工作 的巨大 困难 ， 使次生灾 害加 重 ， 致 巨 大 的 经济 损 失 。 文 以骑 骡 沟 大桥 斜 拉 导 本 桥 为例 ，研究大跨度斜拉桥弹塑性地震 响应 的特 性 ，以及 对 预 应 力 混 凝 土 主梁 和钢 筋 混 凝 土 主塔 进行非线性抗震能力的评估 。 宁南 县 葫 芦 口至 白鹤 滩 公 路 工 程 骑 骡 沟 大桥 采 用 ２×３ 预应 力混 凝土 Ｔ梁 ＋１０ ４ Ｏ ｌＯｍ ０ｍ （ ＋ ３＋ ９ ） ９ 三跨斜拉桥 ＋ × ０ｍ预应力混凝土 Ｔ梁的结构形 ３ ３ 式， 设计 荷载为公路 一 级 ， Ｉ 验算荷载为挂 一 ０ ， ３０ 位 于Ⅷ度地震 区。 桥梁总体布置见图 １ 。为便于叙述 ， 桥 台和桥墩依次编号为 ０ 台 、 ＃ 墩 ～ ＃ 墩 和 ＃ １ ９ １ ＃ 台， ０ 桥孔依次为 １ 孔 ～ ０ 孔。 ＃ １＃ 主桥为 双塔双索面 预应力 混凝土斜 拉桥 ， 塔 墩固结 ， 主梁支承采用 全飘 浮体系 。 主梁采用预应 力 混凝 土双边 肋梁 ， 梁高 ２５ｍ， ． 桥塔 处 ２ ５ｍ范 围 内及梁端 ４ ３ｍ长范 围的主梁采用单 箱单室结 构。 斜拉索采用低松弛镀锌钢丝平行索 。 索塔均采 用 空心薄壁箱形截 面 ， 分为上 、 、 共 中 下三段 。上 塔柱为锚索 区 ，其横桥 向宽 ６５ｍ，纵桥 向 ７ｍ， ． 为单箱双 室结构 。 中塔柱 由两个纵桥 向 ７ｍ、 横桥 向 ４ｍ的单箱组成 。 下塔柱上端纵桥向 ７Ｉ、 Ｉ Ｔ 横桥
２１ 年 １ 月第 １ 期 ０１ １ １
城 市道桥 与防洪
桥梁结构
４ １
大跨 度斜 拉 桥 弹塑性 地 震 响应 分析 及 抗震 性 能评 价
奚灵智 ， 李小刚 ， 华 韦
（ 国水 电顾 问集 团华东勘 测设 计研 究 院 ， 江杭州 ３０ １ ） 中 浙 １０ ４
摘
要： 以骑骡 沟大 桥斜 拉桥 方案 为背 景 ， 建立 考虑材 料 非线 性 的纤维 单元 模型 ， 预应 力混 凝土 主梁 和钢 筋混 凝 土主塔 进 对
