三跨预应力混凝土连续梁桥抗震分析.pdf

卢明辉： 三跨预应力混凝土连续梁桥抗震分析 4 1 三跨预应 力混凝土连续梁桥抗震分析 卢 明辉 ( 天津铁道职业技术学 院 天津3 0 0 2 4 0) 【 摘要】 结合某一级公路线上在建的三跨混凝土连续箱梁桥的工程背景， 依据 J T G T 3 0 2 0 1 -2 0 0 8 ( 公 路桥梁抗震设计细则 ， 首先分析了该桥的动力特性， 然后对该桥在 E 1 地震作用下的地震反应进行 了分析 ， 通过 验算， 结果表明该桥在多遇地震作用下强度能够满足规范要求。 【 关键词】 连续梁桥； 抗震分析； 弹性分析 【 中图分类号】 T U 3 7 8 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) l 1 0 o 4 1 一 O 3 S EI S MI C ANALYS I S 0F THREE S P AN PRES T RES S CoNCRETE CoNTI NUoUS BRI DGES LU Mi n g hu i ( T i a n j i n R a i l w a y T e c h n i c a l a n d V o c a ti o n a l C o l l e g e ， T i a n j i n 3 0 0 2 4 0 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： C o mb i n e d w i t h t h e e n g i n e e rin g c a s e o f a t h r e e - s p a n c o n c r e t e c o n t i n u o u s g i r d e r b ri d g e b e i n g b u i l t i n a fi r s t c l a s s h i g h w a y ， a c c o r d i n g t o“ G u i d e l i n e s f o r S e i s mi c D e s i g n o f H i g h w a y B ri d g e ” ( J T G T B 0 2 - 0 1 - 2 0 0 8 ) ， t h e p a p e r a n a l y s e s d y n a mi c c h a r a c t e ri s t i c s o f t h i s b ri d g e a n d s e i s m i c r e s p o n s e s u n d e r t h e a c t i o n o f e a r t h q u a k e i n E 1Th r o u g h c a l c u l a t i n g， the r e s u l t s h o ws tha t s t r e n g t h o f t h i s b rid g e u n d e r t h e a c t i o n o f f r e q u e n tl y o c c u r r e d e a r t h q u a k e c a n me e t r e q u i r e me n t s o f the d e s i gn c o d e Ke y wo r d s ： c o n t i n u o u s b ri d g e ； s e i s mi c a n a l y s i s ； e l a s t i c a n a l y s i s 2 0 0 8年 5月 1 2日四川省汶川发生了 8 0级特大地震。 对周边的道路基础设施造成了严重的损坏， 交通生命线工 程中的桥梁震害尤为严重 ， 致使营救工作不能迅速在震灾 严重的地区展开。震害说明了进行详细的桥梁抗震设计的 重要性， 于是同年 1 0月 1日交通运输部颁布了 公路桥梁抗 震设计细则 。新的规范在抗震设计方法上有大的改变， 采 用两水平设防、 两阶段设计。即 E l地震作用时结构要有足 够的强度， E 2地震作用时结构要有足够的延性能力。文 中 结合 公路桥梁抗震设计细则 对某在建三跨连续梁桥进行 抗震分析， 检算其抗震能力是否满足要求。 1 工程概况 图1 三跨连续梁桥桥跨布置图 工程为某一级公路线上的三跨连续梁桥， 该桥采用预 应力混凝土连续箱梁方案 ， 桥跨布置为 6 6 m+1 2 0 m+6 6 m， 总体布置立面图如图 1 所示。主墩墩顶梁高 7 2 m， 跨 中和 梁端梁高2 7 m， 梁底标高按二次抛物线变化； 桥墩均设计为 空心墩， 1 4 桥墩的墩高分别为 1 6 、 3 2 、 3 0 、 2 2 m； 主墩、 边 墩均采用钻孔灌注桩基础。 2动力特性分析 采用有限元方法对该桥进行计算， 将全桥结构离散， 共 划分 8 3 9个单元 ， 9 1 0个节点。主梁、 桥墩 以及桩基础采用 空间梁单元进行模拟， 在桩周建立分布弹簧来模拟桩周土 对桩的作用。其中 3 墩在顺桥向为固定支座约束， 计算模 型见 图 2 。 图 2 全桥有限元计算模 型 对该桥进行模态分析， 表 1 列出了该桥的前十阶自振周 期及其振型描述。 3 结构抗震分析 4 2 低温建筑技术 2 0 1 2 年第 l l 期( 总第 1 7 3 期) 3 1 反应谱分析参数 桥址处的抗震设防烈度为度， 设计基本地震加速度 值为 0 1 5 g ， 场地类型为类， 场地特征周期为 0 4 s ， 本工程 抗震设防类别为 B类。采用 MI D A S软件进行分析， 计算时 取前 2 0 0阶振型用 C Q C法进行叠加， 总的振型参与质量达 到9 0 以上 ， 计算结果满足精度要求。反应谱分析时未计 入桥上的车辆荷载。 表 I 前 十阶振 型 自振周期及其对应的振 型描 述 3 2 多遇地震作用下结构内力 文中对大桥进行了E 1 地震作用下的地震反应分析 ， 采 用反应谱法分别考虑顺桥向、 横桥向两个方向的地震反应。 顺桥向、 横桥向的地震反应内力图分别如图 3 、 图4所示。 厂 丁一 厂丁 T ( a )顺桥 向面内弯矩图 ( b )顺桥 向面内剪力图 图3 顺桥向地震输入内力图 一 ( a )横桥 向面外弯矩图 ( b )横桥 向面外剪力 图 图 4 横桥 向地震输入内力 图 通过顺桥向、 横桥向的内力图可以看出四个桥墩 中3 、 4 受力相对较大， 而且最不利截面在桥墩底面。因此以下将 对 3 、 4 的进行内力分析， 检算其强度是否满足要求。各墩 在 E 1地震作用下内力列于表2中。 3 3 抗震性能验算 为了验算该桥在 E 1 地震作用下的性能， 采用恒载 +E 1 地震作用组合。组合后的结构各关键截面内力列于表 3中。 钢筋混凝土桥墩和桩截面的抗弯能力采用条带法进行 的弯矩 一曲率( 考虑相应轴力) 分析， 表 4中初始屈服弯矩 指截面最外层钢筋首次屈服时对应的弯矩。表 5中列出了 各桥墩的强度检算结果， 验算结果均满足要求。 表2 E 1地震作用下结构内力( 含恒载轴力) 表 3 E 1地震作用下墩底截面内力 表 4 各墩墩底截面及桩身截面初始屈服弯矩 表5 E 1地震作用下各墩底截面及桩身截面强度验算 4结语 在 E 1 地震作用下， 该桥固定墩墩身设计由顺桥 向弯矩 控制。通过检算发现各桥墩及桩基础在横向、 纵向 E 1地震 作用下强度均满 足要求 ， 保持弹性工作状 态。符合规范 要求 。 参 考文献 1 J T G T B 0 2-0 1 2 0 0 8， 公路桥梁抗震设计细则 S 杨建江等： 隔震结构的基本特性和减震机理探讨 4 3 隔震结构 的基本特性和减 震机理探讨 杨建江 ， 苏光辉 ( 天津大学建筑工程学院 天津3 0 0 0 7 2) 【 摘要】 隔震结构指在建筑物基础与上部结构之间设置隔震层 ， 来增大阻尼、 延长结构体系的 自 振周期、 减小向上部结构的地震作用输入 ， 达到预期的防震要求。文中对具体工程进行设计和分析， 对隔震技术的基本原 理、 隔震设计、 隔震装置等方面作了较全面的论述 ， 并采用有限元模型进行模态分析和非线性时程分析， 较深入地 研究了隔震结构的基本特性和减震机理。 【 关键词】 隔震设计； 隔震装置； 隔震层 ； 模态分析； 非线性时程分析 【 中图分类号】 T U 3 5 2 1 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) 1 1 0 0 4 2 0 3 S TUDY 0F T HE BAS I C CHARACTERI s TI CS AND S HoCK- ABS oRB G M口 E c CHANI s M oF THE S EI s M I C I S OLATED S TRUCTURE Y A N G J i a n - j i a n g ， S U G u a n g h u i ( D e p a r t me n t o f C i v i l E n g i n e e ri n g ， T i a n j i n U n i v e r s i t y ， T i 肌j i n 3 0 0 0 7 2 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： S e i s mi c i s o l a t e d s t r u c t u r e i s s e t t i n g t h e s e i s mi c i s o l a t i o n l a y e r b e t we e n the b u i l d i n g s u p e r - s t r u c t u r e a n d f o u n d a t i o n。i n o r d e r t o e x t e n d the e n t i r e s t r u c t u r a l s y s t e m v i b r a t i o n p e ri o di n e r e a s e the d a mp i n g，r e d u c e t h e i n p u t o f t h e s e i s mi c a c t i o n o f t h e u p p e r s t r u c t u r e ，a n d a c h i e v e t h e d e s i r e d s h o c k p r e v e n t i n g r e q u i r e me n t s I n thi s p a p e r ，we ma k e s p e c i fi c e n g i n e e rin g d e s i g n a n d a n a l y s i s ，a n d ma k e a mo r e c o mp r e h e ns i v e d i s c u s s i o n o f t h e b a s i c p rinc i p l e s o f s e i s mi c i sol a t i o n t e c h n o l o g y，s e i s mi c i s o l a t i o n d e s i gni n g a n d s e i s mi c i s o l a t i o n d e v i c e ，u s i n g the fi n i t e e l e me n t mo d e l t o ma k e mo d a l a n a l y s i s a n d n o n 1 i n e a r t i me h i s t o r y an a l y s i s ，ma k i n g a mo r e i n d e p th s t u d y o f t h e b a s i c c h a r a c t e r i s t i c s a n d s h o c k a b sor b i n g me c h an i s m o f t h e s e i s mi c i s o l a t e d s t r u c t u r e Ke y wo r d s ： s e i s mi c i s o l a t i o n d e s i gn i n g ；s e i s mi c I s o l a t i o n d e v i c e ；s e i s mi c I s o l a t i o n l a y e r ；mo d a l a n a l y s i s；n o nl i n e a r t i me h i s t o ry a n a l y s i s 隔震体系采用“ 以柔克刚” 、 “ 软化” 结构隔离地震的新 途径 ， 于建筑物上部结构和基础之间设置隔震层， 达到结构 的防震要求。文中通过对实际工程的隔震设计和分析， 对 隔震技术的应用和隔震结构的基本特性和减震机理做了较 深入 的研究 和论述 。 1 工程概况 某 3层框架结构， 地震基本加速度为 0 2 g ， 设防烈度为 8 度 ， 场地类别为类， 抗震设防类别为乙类 ， 采用 C 3 0混凝 土， 层高为3 6 m， 楼板厚为 1 2 0 mm， 梁截面尺寸为 3 0 0 mm X 5 0 0 m m， 柱截面尺寸为 5 0 0 m m5 0 0 m m。根据工程实际需 要 ， 为了减轻上部结构的地震作用， 减小地震能量向上部结 构的传递， 对该工程进行隔震设计， 并对基础固定结构和基 础隔震结构进行比较分析， 研究隔震体系的基本特性和减 震机理。 2隔震的基本原理 隔震结构是指在结构物基础与底部间加设一层“ 隔离 层” 来控制地面运动向上部结构的传递。它包括隔震装置、 上部结构和下部结构三部分见图1 。 隔震体系的基本原理是： 利用隔震系统使结构 自振周 期延长， 给予适当阻尼大大减弱结构物的加速度， 让结构的 2 范立础， 卓卫东 桥梁延性抗震设计 M 北京 ： 人民交通出版 社 。 2 0 0 1 3 范立础， 胡世德， 叶爱君 大跨度桥梁抗震设计 M 北京： 人 民交通出版社 ， 2 0 0 1 4 林新元， 王克海 太枣沟大挢地震响应分析 J 公路交通科 技 ， 2 0 0 4， 2 1 ( 8) ： 6 87 O 5 苗林， 陈兴冲， 夏修身， 王常峰 西小坪预应力连续箱梁桥抗震 分析 J 兰州交通大学学报 ， 2 0 0 7 ， 2 6 ( 1 ) ： 5 25 5 收稿日期 2 0 1 2 0 7 1 2 作者简介】 卢明辉( 1 9 8 1 一 ) 。 男， 河北唐山人， 硕士， 助教， 从 事桥梁抗震和桥梁施工控制工作。