大跨度斜拉橋地震動方向性影響研究

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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)動力特性分析的基礎(chǔ)上，分別采用規(guī)范反應(yīng)譜法和時程分析方法，研究了地震動方向性對橋梁位移和內(nèi)力的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)?shù)卣饎右圆煌嵌热肷鋾r，時程分析結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律與反應(yīng)譜分析差異較大，抗震時程分析中考慮地震動方向性是必要的?！娟P(guān)鍵詞】斜拉橋，地震動，反應(yīng)譜，時程分析

2、【中圖分類號】U448.27【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B柱、中塔柱和下塔柱三部分，自承臺頂面至索塔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，橋梁會發(fā)生多種類型的破壞，抗橋共152對，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越強(qiáng)，而且一旦地震使交通線一側(cè)設(shè)橋臺接引道。（如橋梁

3、）遭到破壞，可能導(dǎo)致的生命財產(chǎn)以及間接經(jīng)濟(jì)損失也將會越來越巨大。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橋跨方向呈某個夾角時可能最不圖1結(jié)構(gòu)總體布置圖利，不同構(gòu)件最不利情況時地震動的入射角可能不考慮到本橋主梁寬度較?。?5.6m），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”為空間梁單元，表征主梁的力范反應(yīng)譜法和時程分析方法，研究了地震動方向性學(xué)行為，“魚剌”為剛臂單元，與斜拉索相連。索塔對橋梁位移和內(nèi)力的影響。各構(gòu)件均采用空間梁單元，對于變截面的中塔柱和下塔柱加密單元劃分，且采用單元中央截面的幾何特1有限元建模及結(jié)構(gòu)動力特性分析性。輔助墩和邊墩均采用空間梁單元模擬。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828m，主梁為半漂浮來模擬，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。主單元來模擬。計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軟件對該橋進(jìn)行了動力特性計算，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方向性影響研究振頻率計算結(jié)果如表1所示，對稱豎彎和扭轉(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)卣饎虞斎氪罂缍刃崩瓨虻卣饎臃较蛐杂绊懷芯勘?結(jié)構(gòu)動力特性（Hz）方向?yàn)闄M橋向時橫橋向響應(yīng)達(dá)到最大，當(dāng)?shù)卣饎虞旊A次頻率振型特點(diǎn)入方向?yàn)轫槝蛳驎r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對稱橫彎豎向位移和軸

7、力在地震動輸入方向?yàn)轫槝蛳驎r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反對稱豎彎+縱漂應(yīng)對地震動輸入方向較為敏感，當(dāng)?shù)卣饎虞斎敕较颉菊恳源罂缍刃崩瓨驗(yàn)楣こ虒?shí)例，在進(jìn)行有限元建模及結(jié)構(gòu)動力特性分析的基礎(chǔ)上，分別采用#40.4354橋塔雙肢同向橫彎與結(jié)構(gòu)響應(yīng)方向一致時結(jié)構(gòu)響應(yīng)達(dá)到最大。規(guī)范反應(yīng)譜法和時程分析方法，研究了地震動方向性對橋梁位移和內(nèi)力的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)?shù)卣饎?0.49

8、2反對稱豎彎+縱漂以不同角度入射時，時程分析結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律與反應(yīng)譜分析差異較大，抗震時程分析中考慮地震動方向性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，反應(yīng)譜，時程分析70.623對稱豎彎4#塔頂橫橋向m80【中圖分類號】U448.27【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B80.675對稱扭轉(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，自承臺頂面至索塔0