大跨度斜拉橋地震動(dòng)方向性影響研究

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1、2010年第4期西南公路XINANGONGLU大跨度斜拉橋地震動(dòng)方向性影響研究1,222李海燕李永樂周凌遠(yuǎn)(1.成都鐵路運(yùn)輸學(xué)校成都610081；2.西南交通大學(xué)成都610031)【摘要】以大跨度斜拉橋?yàn)楣こ虒?shí)例，在進(jìn)行有限元建模及結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析的基礎(chǔ)上，分別采用規(guī)范反應(yīng)譜法和時(shí)程分析方法，研究了地震動(dòng)方向性對(duì)橋梁位移和內(nèi)力的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)?shù)卣饎?dòng)以不同角度入射時(shí)，時(shí)程分析結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律與反應(yīng)譜分析差異較大，抗震時(shí)程分析中考慮地震動(dòng)方向性是必要的?！娟P(guān)鍵詞】斜拉橋，地震動(dòng)，反應(yīng)譜，時(shí)程分析

2、【中圖分類號(hào)】U448.27【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B柱、中塔柱和下塔柱三部分，自承臺(tái)頂面至索塔0引言##頂，3索塔高159.93m，4索塔高172.52m。斜拉索全地震作用下，橋梁會(huì)發(fā)生多種類型的破壞，抗橋共152對(duì)，按雙索面扇形布置，索距在主梁上為震性能經(jīng)常是大跨度橋梁設(shè)計(jì)的控制性因素。隨著6.0（3.0）m。在兩岸均設(shè)有輔助墩，輔助墩由雙柱##現(xiàn)代化城市人口的大量聚集和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)式樁基礎(chǔ)組成。僅在4索塔一側(cè)設(shè)置交界墩，3索塔交通線的依賴性越來(lái)越強(qiáng)，而且一旦地震使交通線一側(cè)設(shè)橋臺(tái)接引道。（如橋梁

3、）遭到破壞，可能導(dǎo)致的生命財(cái)產(chǎn)以及間接經(jīng)濟(jì)損失也將會(huì)越來(lái)越巨大。真實(shí)地震波傳播方向是隨機(jī)的，橋梁是典型的線狀結(jié)構(gòu)，橋跨方向與地震波入射方向的夾角也是隨機(jī)的。目前國(guó)內(nèi)外規(guī)范均考慮了不同方向地震波的影響，但基本都是沿順橋向、橫橋向或豎向加載，這可能并不是最不利3#橋塔4#橋塔的。當(dāng)?shù)卣鸩ㄅc橋跨方向呈某個(gè)夾角時(shí)可能最不圖1結(jié)構(gòu)總體布置圖利，不同構(gòu)件最不利情況時(shí)地震動(dòng)的入射角可能不考慮到本橋主梁寬度較小（25.6m），且兩混凝同。本文以大跨度斜拉橋?yàn)楣こ虒?shí)例，在進(jìn)行有限土箱的抗扭剛度較大，采用傳統(tǒng)的“魚骨

4、式”模型進(jìn)元建模及結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析的基礎(chǔ)上，分別采用規(guī)行主梁模擬，“魚脊”為空間梁?jiǎn)卧?，表征主梁的力范反?yīng)譜法和時(shí)程分析方法，研究了地震動(dòng)方向性學(xué)行為，“魚剌”為剛臂單元，與斜拉索相連。索塔對(duì)橋梁位移和內(nèi)力的影響。各構(gòu)件均采用空間梁?jiǎn)卧?，?duì)于變截面的中塔柱和下塔柱加密單元?jiǎng)澐?，且采用單元中央截面的幾何?有限元建模及結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析性。輔助墩和邊墩均采用空間梁?jiǎn)卧M。將斜拉索本文以184m+460m+184m雙塔PC梁斜拉橋(如圖和“魚骨梁”的剛臂進(jìn)行組合，采用帶剛臂的桿單元1所示)為工程實(shí)例，

5、該橋全長(zhǎng)828m，主梁為半漂浮來(lái)模擬，以減少系統(tǒng)自由度。水平彈性索采用空間桿體系，在索塔下橫梁與梁體間設(shè)置彈性水平索。主單元來(lái)模擬。計(jì)算中考慮帶剛臂的桿單元及空間桿單梁的截面形式為分離式雙箱梁，主梁中心處高3.3元中軸向力引起的附加幾何剛度。米，頂板厚25cm，設(shè)2%的雙向橫坡，梁頂全寬依據(jù)上述所建立的空間有限元模型，采用25.0m，梁底全寬25.6m，兩分離式箱內(nèi)緣距8.0m。MIDAS/civil軟件對(duì)該橋進(jìn)行了動(dòng)力特性計(jì)算，采用索塔采用H型，設(shè)兩道橫系梁，將索塔分為上塔子空間迭代法計(jì)算了前2

6、00階振型，現(xiàn)列出前10階自362010年第4期西南公路XINANGONGLU李海燕李永樂周凌遠(yuǎn)：大跨度斜拉橋地震動(dòng)方向性影響研究振頻率計(jì)算結(jié)果如表1所示，對(duì)稱豎彎和扭轉(zhuǎn)振型如內(nèi)力如圖6和圖7所示，由圖可見，主梁跨中位移和圖2和圖3所示。內(nèi)力和橋塔具有相似的變化規(guī)律，即當(dāng)?shù)卣饎?dòng)輸入大跨度斜拉橋地震動(dòng)方向性影響研究表1結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性（Hz）方向?yàn)闄M橋向時(shí)橫橋向響應(yīng)達(dá)到最大，當(dāng)?shù)卣饎?dòng)輸階次頻率振型特點(diǎn)入方向?yàn)轫槝蛳驎r(shí)順橋向響應(yīng)達(dá)到最大。主梁跨中1,222李海燕李永樂周凌遠(yuǎn)10.299對(duì)稱橫彎豎向位移和軸

7、力在地震動(dòng)輸入方向?yàn)轫槝蛳驎r(shí)達(dá)到(1.成都鐵路運(yùn)輸學(xué)校成都610081；2.西南交通大學(xué)成都610031)20.332對(duì)稱豎彎最大。由圖4～圖7可見，反應(yīng)譜分析中橋梁結(jié)構(gòu)響30.415反對(duì)稱豎彎+縱漂應(yīng)對(duì)地震動(dòng)輸入方向較為敏感，當(dāng)?shù)卣饎?dòng)輸入方向【摘要】以大跨度斜拉橋?yàn)楣こ虒?shí)例，在進(jìn)行有限元建模及結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析的基礎(chǔ)上，分別采用#40.4354橋塔雙肢同向橫彎與結(jié)構(gòu)響應(yīng)方向一致時(shí)結(jié)構(gòu)響應(yīng)達(dá)到最大。規(guī)范反應(yīng)譜法和時(shí)程分析方法，研究了地震動(dòng)方向性對(duì)橋梁位移和內(nèi)力的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)?shù)卣饎?dòng)50.49

8、2反對(duì)稱豎彎+縱漂以不同角度入射時(shí)，時(shí)程分析結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律與反應(yīng)譜分析差異較大，抗震時(shí)程分析中考慮地震動(dòng)方向性3#塔頂順橋向#120是必要的。60.5063橋塔雙肢同向橫彎3#塔頂橫橋向4#塔頂順橋向100【關(guān)鍵詞】斜拉橋，地震動(dòng)，反應(yīng)譜，時(shí)程分析70.623對(duì)稱豎彎4#塔頂橫橋向m80【中圖分類號(hào)】U448.27【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B80.675對(duì)稱扭轉(zhuǎn)/m應(yīng)60#響90.7014橋塔雙肢反向橫彎移40100.7023#橋塔雙肢反向橫彎位20柱、中塔柱和下塔柱三部分，自承臺(tái)頂面至索塔0