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五河口大桥的地震反应分析

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第22卷第4期2005年4月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentVol.22No.4═════════════════════════════════════════════════════════════════Apr.2005

文章编号：1002-0268（2005）04-0065-04

收稿日期：2004-06-24

基金项目：交通部西部交通建设科技项目资助（200231800028）作者简介：刘世同（1963-），男，江苏扬州人，高级工程师，从事道路桥梁建设管理工作.

五河口大桥的地震反应分析刘世同1，王克海2，郝中海2（1.江苏省高速公路建设指挥部，江苏南京210000；2.交通部公路科学研究所，北京100088）

摘要：五河口大桥是宿淮高速公路上的1座特大型桥梁。本文进行地震作用下双塔双索面预应力混凝土斜拉桥反应谱分析，了解全桥的内力分布情况，根据桥梁的设计情况和有限元结果评价五河口大桥的抗震性能。结果表明，主桥结构关键部位基本保持弹性，满足抗震设计要求；并针对桥梁在地震作用下产生的位移，提出减小震害的措施，供设计人员参考。关键词：五河口大桥；地震反应；有限元；斜拉桥中图分类号：U442.5+5文献标识码：A

SeismicAnaIysisoftheWuhekouCabIe-stayedBridgeLIUShi-tong1，WANGKe-hai2，HAOZhong-hai2（1.ExpresswayConstructionHeadquartersofJiangsuProvince，JiangsuNanjing210000，China；2.ResearchInstituteofHighway，theMinistryofCommunications，Beijing100088，China）

Abstract：WuhekouBridge，whichisalargebridgebuiltontheSuhuaihighway，isdesignedasaprestressedconcretecable-stayedbridgewithtwotowersandtwocableplanes.ThedynamiccharacteristicsareanalyzedandtheseismicresponsespectrumanalysisisdoneaccordingtothecurrentCode.Forcedistributionissoclearthattheevaluationofantiseismicabilityofthebridgecanbedoneaccordingtotheresultsoffiniteelementmethodanddesignconditions.Importantmembersstillkeepinelasticstate，andtheycansatisfythere-

quirementsprovidedintheCode.Somedetails，whichmaybeusefultotheengineers，areprovidedaccordingtothedisplacementsunder

theearthquaketoreducethedamage.Keywords：Wuhekou；Seismicanalysis；Finiteelementmethod；Cable-stayedbridge

1工程概况五河口大桥是宿淮高速公路上的1座特大型桥梁，位于宿淮高速公路、宁淮高速公路及淮安西环的共线段上。处于废黄河水系、淮河水系以及沂沭泗水系的结合部。桥梁跨越苏北运河淮阴船闸远调站、淮阴船闸停泊区、盐河杨庄船闸上游引航道、盐河杨庄水电站引水渠等航运、水利设施，桥址区的工程建设条件十分复杂。五河口特大桥起点桩号为K170+269.5，终点桩号为K172+331.5，桥梁全长2062m。主桥结构为跨径152m+370m+152m预应力混凝土双塔双索面斜拉桥，全漂浮体系，边、中跨之比为0.4108，桥塔呈H形索塔，见图1。桥梁全宽38.6m，其中两侧锚索区各1.3m。主桥各塔均布置为31对索以及纵、横桥

图1总体布置图向限位装置。1.1主梁主梁采用双边箱断面，主梁中心高3.2m，桥面板厚0.3m，桥面板设2%的双向横坡。主梁标准段长度为6.0m，标准段底板、腹板厚为0.4m，三角部分底板、顶板厚为0.3m，在标准段两边箱间不设底板；索塔区梁段长度为20m，该区梁段桥面板及箱梁顶板、腹板加厚至0.6m，三角部分底板厚为0.45m，两箱间设底板；边跨密索区梁段长度为2.5m，截面型式为箱形梁，三角部分底板、顶、底板、腹板及桥面板厚度同标准段箱梁。根据结构分析计算，在箱内填入铁砂混凝土进行压重（密度按3.5t/m3）。全桥共划分了123个梁段，其中塔区梁段共4个，梁段长10m，标准梁段共94个，梁段长6m，边跨密索区梁段共20个，梁段长2.5m，中、边跨合拢段3个，长度均为2m。每对斜拉索与主梁相交处均设横梁，全桥横梁共8种类型。横梁在桥梁中心线处高3.2m，拉索处横梁厚度有0.6、0.55m和0.35m三种，端部无索区2.5m范围设置端横梁，全桥横梁均采用预应力混凝土结构。为改善桥面板的受力，主梁桥面板设两个小纵梁，梁高0.7m，宽度为0.3m，纵梁与桥面板相交处设0.2m×0.2m的倒角。1.2索塔及基础索塔呈H形，塔柱采用箱形断面，预应力钢筋混凝土结构，塔内设劲性骨架以利于钢筋绑扎及塔柱模板的提升施工。27号墩处塔高142.1m，28号墩处塔高137.1m。上塔柱高77m，中塔柱高47m。27号塔下塔柱高18.1m，28号塔下塔柱高13.1m。27、28号塔下塔柱采用田字形四室结构。索塔基础采用群桩基础，每塔布置46根φ250cm的钻孔灌注桩，27、28号塔桩长分别为90m和95m，均为摩擦桩。承台厚6m，平面尺寸为49.5m×33.1m。索塔承台封底混凝土厚2m。主桥在桥塔处分别设纵、横向限位装置。横向限位装置采用在主梁侧面设置橡胶支座；纵向采用在索塔下横梁上设置限位块，在限位块两侧设置橡胶防冲装置。1.3斜拉索斜拉索采用OVM250系列环氧涂层钢铰线拉索及相应的锚具，钢铰线应符合ASTMA416-97a，YB/T152以及GB/T5224-97低松弛钢铰线的要求，标准强度为1860MPa，弹性模量为1.95×105MPa。斜拉索在主梁上的标准索距为6m，边跨B20～B30索的索距为2.5m。斜拉索在索塔上的标准索距为1.5m和2m。根据计算，本桥采用5种类型的斜拉索，即B3～B6，Z3～Z6索采用OVM250-34型；B7～

B11，Z7～Z11索采用OVM250-37型；B2、B3、B12～

B17，Z2、Z3、Z12～Z17索采用OVM250-43型；B0、Z0、B18～B25，Z18～Z25索采用OVM250-55型；B26～B30，Z26～Z30索采用OVM250-61型。斜拉索的一端为张拉端锚具，另一端为锚固端锚具。1.4过渡墩及基础过渡墩采用柱式墩，柱间距为9m，每根柱为3.5m×2.5m的矩形截面，靠近引桥一侧设长15.5m、高2m、宽1.2m的盖梁。26号墩柱高12m，29号墩

柱高10m。基础按左右幅分别设置，每幅桥两个墩柱下设工字形承台，承台厚2.5m，承台下设4根直径为2m的钻孔灌注桩，26号墩桩长70m，29号墩桩长75m。边跨过渡墩侧设抗拉压支座。1.5场地条件根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）和工可阶段委托中国地震局地壳应力研究所完成的《地震安全性评价报告》（2000年3月），桥址区地震

基本烈度为7度。本桥确定地震基本烈度为7度，按8度进行抗震设防。结合本桥场地地质条件，根据《公路工程抗震设计规范》确定取规范中的Ⅲ类场地。

2动力计算模型的建立及动力特性分析2.1动力计算图式的建立根据五河口斜拉桥结构的总体构造布置，建立结构动力特性和地震反应分析的三维有限元模型如图2

所示。取纵桥向为x轴，横桥向为y轴，竖向为z

轴。全桥共有节点629个，单元618个，其中，主梁、塔、过度墩用梁单元模拟；斜拉索用桁架单元模拟。

图2动力计算图示边界条件的处理如下：由于该桥为全漂浮体系，主塔与主梁间纵桥向自由，竖向、横向主从约束；由于过渡墩采用的是双向滑动支座，所以主梁与过渡墩在纵桥向、横桥向均自由，竖向主从约束。2.2动力特性分析结构动力特性分析中的特征方程求解采用子空间

66公路交通科技第22卷迭代法。表1列出了控制五河口斜拉桥结构动力响应的一些主要动力特性，图3～图12给出斜拉桥结构的前10阶振型图。表1══动力特性表振型阶数频率/Hz振型特征振型阶数频率/Hz══振型特征10.09301主梁纵飘160.88842══以主梁对称侧弯为主

20.26906主梁1阶对称竖弯170.99799══塔梁对称竖弯

30.35425主梁1阶对称侧弯181.0446══塔略有侧弯、主梁扭转

40.37227主梁1阶反对称竖弯191.0776══塔梁反对称竖弯

50.4099927号桥塔2个塔柱同向侧弯201.0994══塔侧弯、主梁扭转

60.4135928号桥塔2个塔柱同向侧弯211.1456══塔侧弯、主梁扭转

70.4508327号桥塔2个塔柱反向侧弯221.1652══塔侧弯、主梁扭转

80.4508328号桥塔2个塔柱反向侧弯231.1932══塔梁对称竖弯

90.4801塔梁反对称侧弯241.3116══主梁扭转

100.51383主梁1阶对称扭转251.3498══塔梁对称竖弯

110.58834塔梁对称竖弯261.3719══塔梁反对称竖弯

120.65282塔梁反对称竖弯271.4797══塔梁反对称竖弯

130.74026塔梁对称竖弯281.5459══主梁扭转

140.75313主梁扭转291.5638══边跨主梁扭转

150.87569塔梁反对称竖弯301.5996塔梁对称竖弯

图3斜拉桥振型图（第1阶，T=10.751s，振动特征：主梁纵飘）

图4斜拉桥振型图（第2阶，T=3.717s，振动特征：主梁1阶对称竖弯）

图6斜拉桥振型图（第4阶，T=2.686s，振动特征：主梁1阶反对称竖弯）

图12斜拉桥振型图（第10阶，T=1.946s，振动特征：主梁1阶对称扭转）

3地震反应分析结果根据前边建立的全桥动力计算模型，采用《公路工程抗震设计规范》中的Ⅲ类场地加速度反应谱进行

结构地震反应分析，地震输入方式为纵向+竖向和横向+竖向，考虑到全桥为钢筋混凝土结构，阻尼比取5%。计算取前300阶（RITZ向量法）进行组合，振型组合方式采用CQC组合方法，方向组合采用SRSS

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地震案例分析与总结

地震案例分析与总结

地震案例分析与总结2008年5月12日下午2点28分,发生于四川省汶川一带的里氏8.0级大地震，是沿龙门山构造带的浅源逆冲型地震[1]，断裂带长达240km，宽约30km。

断层错动持时达100s～120s。

国家地震局公布的本次地震的震中烈度高达11度，以汶川县映秀镇和北川县县城为两个中心。

9度以上地区破坏极其严重，其分布区域紧靠发震断层，沿断层走向成长条形状。

超越6度区的面积合计达44万平方公里[2]。

导致震区桥梁损毁的因素很多，有桥位处的烈度、地面运动加速度、强震持时、频域特征、距震源的距离、断裂带情况、场地土特征、桥梁自身的结构特性等。

但在本次地震中，地震诱发的地质次生灾害，如滑坡、落石、地基液化等也给震区桥梁造成不小的损害。

本文结合5·12汶川大地震震后现场考察及相关资料，选择了断裂带附近的3座梁桥和3座拱桥，详细地描述了其桥位、结构及震害情况，初步分析了桥梁倒塌或损伤的原因。

最后，对震区桥梁的一般破坏形式进行了总结，从抗震设防标准、结构的易损性、构造细节及设计理念等方面，讨论了汶川地震对桥梁工程的启示。

桥梁震害案例分析汶川大地震共造成24条高速公路受损，161条国省干线受损，8618条乡村公路受损，6140座桥梁受损（交通运输部新闻发言人何建中，2008年6月19日）。

震区桥梁的破坏形式多样，这里结合现场考察并参考相关报道，对位于龙门山断裂带区域中6座严重损毁的桥梁进行破坏形态描述和简要分析。

其中都江堰市庙子坪大桥、汶川县百花大桥和绵竹市回澜立交桥为混凝土梁桥；彭州市小鱼洞大桥、什邡市红东大桥和青川县井田坝大桥为混凝土拱桥。

其桥位见图1。

庙子坪大桥庙子坪岷江大桥位于建设中的都江堰至汶川高速公路上（国道317线），跨越紫坪铺水库，为东南－西北走向。

2003年动工.地震发生时已接近完工。

桥梁全长1436m，主跨为(125＋220＋125)m连续刚构,墩顶梁高13.5m,跨中及边跨直线段梁高4m。

汶川大地震公路桥梁震害初步调查

汶川大地震公路桥梁震害初步调查


在总结汶川地震中山区公路桥梁震害及启示时，我们可以得出以下结论：首 先，地震对山区公路桥梁的影响十分严重，必须采取有效的措施加以防范和应对。 其次，通过对震害原因的分析，我们可以找到问题所在，并有针对性地加以改进。 最后，汶川地震中暴露出的问题应引起我们的高度重视，对于未来可能发生的类 似灾害，应采取适当的措施加以预防和应对。
基本内容
四川汶川大地震，发生在2008年5月12日，是新中国成立以来破坏性最强、 波及范围最广、救灾难度最大的地震之一。在这次灾难中，灾区的建筑物、道路、 桥梁、植被等均遭受了严重的破坏，给当地人民的生命财产造成了巨大的损失。 为了快速、准确地获取灾区的受灾情况，遥感技术成为了非常重要的手段之一。
2、地球物理因素：汶川大地震的震源深度较浅，仅约为10公里，使得地震 能量更易传播，影响到更大的范围。此外，地震发生时，地下水位也较高，增加 了地震的破坏力。
3、人类活动因素：虽然人类活动不能直接导致地震的发生，但人类的活动 可以对地震的破坏程度产生影响。例如，人类工程建设、采矿等活动可能改变地 下水位或地质结构，从而增加地震的破坏程度。
4、社会经济因素：汶川大地震发生地区的社会经济状况也是影响地震灾害 的重要因素。当地的基础设施较为薄弱，缺乏有效的灾害应对体系，增加了地震 灾害的影响。
四、结论
汶川大地震的震害特点及其成因具有复杂性和多样性。地震的发生与地质构 造背景、地球物理因素、人类活动以及社会经济状况密切相关。为了减少地震灾 害的影响，我们需要加强对地震活动的监测和研究，提高灾害预警能力；也需要 加强社会防灾意识，提高灾害应对能力，以更好地保护人民的生命财产安全。
反思汶川大地震中公路桥梁的震害情况，我们可以得到以下启示和建议：
1、加强桥梁的维护和检测：对于处在地震活跃地区的公路桥梁，应定期进 行维护和检测，确保桥梁结构的稳定性和安全性。在本次地震中，部分桥梁由于 日常维护不足，导致地震时受损更为严重。因此，我们需要重视桥梁的日常维护 工作，防患于未然。
多点激励下大跨度桥梁地震反应分析与控制的开题报告

多点激励下大跨度桥梁地震反应分析与控制的开题报告

多点激励下大跨度桥梁地震反应分析与控制的开题报告一、选题背景和意义随着桥梁跨度越来越大，桥梁工程在地震中的抗震能力成为关注的焦点。

大跨度桥梁在地震中的反应较为复杂，需要采用多点激励进行地震动力学分析，才能更加准确地评估其抗震能力，同时需要探究有效的抗震控制策略，保障桥梁在地震中的安全性能。

因此，本课题选取大跨度桥梁在多点激励下地震反应分析与控制为研究对象，旨在探究其理论和实践应用，提高大跨度桥梁的抗震能力，为工程实践提供科学参考。

二、研究内容及方法（一）研究内容1. 建立大跨度桥梁的地震响应模型，研究其在多点激励下的地震反应规律。

2. 讨论大跨度桥梁抗震控制策略的有效性，分析其控制效果。

3. 结合工程实例，评估大跨度桥梁在地震中的抗震性能，并提出相应的技术措施和建议。

（二）研究方法1. 应用有限元软件建立大跨度桥梁地震响应模型，分析其在地震中的力学参数，探究其地震反应规律。

2. 借鉴现有抗震控制策略的理论和工程实践，分析其在大跨度桥梁中的应用情况，评估其控制效果。

3. 通过对现有大跨度桥梁工程实例的分析，评估其抗震性能，并提出相应的技术措施和建议，为工程实践提供科学依据。

三、预期成果及研究意义本研究期望通过对大跨度桥梁在多点激励下地震反应分析和控制的研究，得到以下成果：1. 确定大跨度桥梁的地震反应规律，并提出相应的抗震控制策略。

2. 评估各种控制策略在大跨度桥梁中的应用情况，为工程实践提供科学参考。

3. 通过对大跨度桥梁的实际工程案例研究，全面了解其在地震中的抗震性能及其不足之处，并提出相应的技术措施和建议，为提高大跨度桥梁的抗震能力提供参考。

本研究的主要意义在于：1. 提高大跨度桥梁的抗震能力，确保其在地震中的安全性能。

2. 探究大跨度桥梁在多点激励下的地震反应规律和抗震控制策略，丰富抗震理论。

3. 为大跨度桥梁的设计、施工和后期维护提供科学依据。

主桥抗震及稳定性能分析(201012)

主桥抗震及稳定性能分析(201012)

柳林滩黄河公路大桥预应力混凝土连续刚构桥抗震及稳定性能分析华中科技大学2010年12月目录目录 (1)1．概述 (1)2．采用的规范及参考依据 (2)3．抗震设防标准的确定 (2)3.1地震地质背景 (2)3.2地震活动环境 (3)3.3场地条件及地震地质灾害 (3)3.4工程设防要求 (3)4．结构动力特性分析 (4)4.1结构模型 (4)4.2动力特性分析 (5)5．结构的地震响应分析 (8)5.1加速度反应谱分析 (8)5.1.1 加速度反应谱参数选取 (8)5.1.2 结构地震响应位移与内力分析 (9)5.2地震动力时程分析 (12)5.2.1 人工地震波 (12)5.2.2地震动力时程分析 (13)5.2.3地震波的选取 (14)5.2.4地震波作用下的时程分析 (16)5.2.5时程分析结果 (23)6．全桥稳定分析 (24)6.1桥梁稳定分析现状 (24)6.2荷载工况及荷载值的确定 (25)6.3各工况下的稳定分析 (26)7．结论 (31)8．参考文献 (33)柳林滩黄河公路大桥预应力混凝土连续刚构桥结构地震响应及稳定性能分析1．概述本分析报告针对柳林滩黄河公路大桥初步设计方案所确定的主桥部分进行结构抗震分析和全桥稳定性分析。

主桥设计采用（77514077854m+⨯+=）一联的预应力混凝土连续刚构桥，分为左右两幅。

主梁采用预应力混凝土直腹单箱单室箱形梁，采用变高度腹板方式形成桥面横坡，箱梁顶宽左幅12.5m（右幅14.25m），底宽左幅6.5m（右幅8.25m），跨中处梁高3m中间墩梁高9.2 m，梁下缘和底板变化段均按1.6次抛物线。

顶板厚0.3m，左幅腹板由0.6m渐变至0.8m，幅腹板由0.7m渐变至0.9m。

3~8桥跨位于平曲线5000m上，其总体布置和箱梁截面尺寸如图1-1~图1-3所示。

主墩为双肢变截面矩形薄壁墩。

主墩墩高63.5~77m 墩高较大。

图1-1 连续刚构桥结构总体布置图1-2 连续刚构桥结构剖面布置图图1-3 箱梁标准断面图由《中国地震动峰值加速度区划图》查得桥位处的地震动峰值加速度为0.10g。