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《鐵路高墩大跨度連續(xù)剛構橋抗震設計分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、鐵路高墩大跨度連續(xù)剛構橋抗震設計分析盧三平51鐵路高墩大跨度連續(xù)剛構橋抗震設計分析盧三平(中鐵二院昆明勘察設計研究院有限責任公司，云南昆明650200)摘要i為保證在罕遇地震下橋梁結構滿足規(guī)范要求，以主跨120m的高墩大跨連續(xù)剛構橋——云南萬拉木特大橋為例，運用MIDASCivil建立連續(xù)剛構橋空間有限元模型，對其進行動力特性及罕遇地震作用下的非線性時程分析，并優(yōu)化延性抗震設計。分析結果表明：橋梁振型以梁墩的橫向振動為主，第1階橫向側彎的自振周期為1．697S，全橋最大振幅出現(xiàn)在橋墩墩頂位置。在罕遇地震(50年超越概率為2)
2、作用下，中跨墩頂、底受力較大，均已進入屈服，但其彎矩均小于鋼筋極限彎矩，橋梁滿足“大震不倒”抗震性能目標。對塑性鉸區(qū)進行優(yōu)化，將墩底以上3m空心與實體分界位置處截面外層部分主筋彎折，形成最不利塑性鉸區(qū)域．力Ⅱ強墩頂、底塑性鉸區(qū)域橫向約束鋼筋布置，提高墩柱延性。關鍵詞：連續(xù)剛構橋；動力特性；罕遇地震；抗震設計；時程分析中圖分類號：U448．23；U442．55文獻標志碼：A文章編號：1671—7767(2015)02—0051—041前言麗江香格里拉隨著云南高速鐵路建設的快速發(fā)展，跨越高山24752475．．649047大河的
3、高墩大跨橋梁逐漸增多。云南地處高烈度地震區(qū)，地震災害嚴重，高墩大跨橋梁的抗震設計尤為重要。本文以麗江至香格里拉鐵路項目中的萬拉木特大橋為背景，利用三維有限元軟件MIDASCivil對該連續(xù)剛構橋進行抗震設計非線性時程分析，并提出延性抗震設計的有效措施。3號單位：cm2工程概況圖1萬拉木特大橋立面布置麗江至香格里拉鐵路位于云南省西北部，從麗表1地表水平向設計地震動峰值加速度gal江出發(fā)，跨越虎跳峽，途徑小中甸至香格里拉，線路5O年超越概率下的加速度100年超越概率下的加速度全長約161km。萬拉木特大橋全長357．60133．
4、，橋63％1O2631O3％梁孔跨布置為：2×24m簡支梁+(64+120+64)m連續(xù)剛構橋+2×24m簡支梁。主跨120m跨越?jīng)_越概率2地震動時程曲線如圖2所示。江河，3號、4號橋墩高分別為82．5m和60m。萬拉木特大橋立面布置如圖1所示。4動力特性分析3地震動參數(shù)采用MIDASCivil建立該連續(xù)剛構橋三維有限萬拉木特大橋橋址處場地屬于Ⅱ類場地，反應元計算模型(見圖3)，主梁、橋墩和樁基均采用梁單譜特征周期為0．35S，地表水平向設計地震動峰值元模擬。通過在樁基梁單元上施加側向土彈簧模擬加速度如表1所示。根據(jù)《新建麗
5、江至香格里拉鐵樁土相互作用，彈簧剛度采用m法計算。通過在邊路重點工程場地地震安全性評價報告》中給出人工墩施加集中荷載，模擬相鄰簡支粱跨作用在連續(xù)剛地表加速度時程，共6組超越概率(50年超越概率構上的荷載口]。表2列出了計算得到的前5階自63％、10、2％和100年超越概率63、1O、振周期及其振型描述。3)，每組概率水準下5條時程，其中1條50年超通過對自振周期及振型分析[-4~63，得出：收稿日期：2014一l1—21作者簡介：盧三平(1972一)，男，高級工程師，1996年畢業(yè)于長沙鐵道學院土木工程專業(yè)，工學學士(E-m
6、ail：499517468@qq．corn)。52世界橋梁2015，43(2)鋤姍瑚mo啪湖伽(3)第5階為主梁對稱豎彎，頻率為I．575Hz，說明該橋的豎向剛度大于縱橫向剛度，使得豎向振型晚于縱橫向振型出現(xiàn)。5罕遇地震作用下的非線性時程分析暑連續(xù)剛構橋是將主梁梁體受力通過主梁與墩柱的剛性連接傳至墩柱，因此連續(xù)剛構墩梁結合部的受力較為復雜。文獻資料表明L7]，國內(nèi)、外多數(shù)大跨時間／s連續(xù)剛構橋均以空心雙臂墩支撐梁體，通過兩墩壁上延伸人梁體而形成梁內(nèi)橫隔板。萬拉木特大橋3圖2萬拉木特大橋50年超越概率2％地震動時程號、4號橋墩
7、較高，且兩墩高差較大。橋位處地震烈——————度較高，設計時考慮主墩與主梁固結，采用變截面矩l主形空心墩，由2個雙壁墩在豎向傳遞一對梁上的反ll耋猙{l萎耋i蓊力，此種形式的墩梁結合部位傳力路線相對明確。根據(jù)《鐵路工程抗震設計規(guī)范》(GB501l1—墮2006)，鋼筋混凝土橋墩在罕遇地震作用下的彈塑性變形分析宜采用非線性時程分析法，同時提出了延性抗震概念設計。延性是構筑物超過彈性階段的抗震能力，是評判構筑物抗震能力強弱的重要指標。萬拉木特大橋采用罕遇地震(50年超越概率為2)圖3萬拉木特大橋三維有限元模型下的地震動時程進行計
8、算分析，選用前3組地震波表2萬拉木特大橋前5階自振周期及其振型描述進行計算，橋墩順橋向、橫橋向罕遇地震作用計算結果如表3、表4所示，各墩頂位移如表5所示。由表3～表5可知：(1)順橋向罕遇地震作用下，橋墩彎矩在墩頂和墩底分別達到極大值，3號墩和4號墩墩頂最大彎矩分別為1．20×10kN·r
