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《雙柱固結墩橋梁抗震分析.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、器橋梁工程BridgeEngineering幸芊(中機中聯工程有限公司，重慶400039)摘要：以汶川地震災后重建項目為研究背景，對雙柱式固結墩抗震的特殊性進行比較分析，利用有限元數值模擬的方式，分析了特征值的要點，并通過比較彎矩一曲率曲線方法和靜力彈塑性分析法(Pushover)求解雙柱固結墩的計算結果，得出該類橋梁抗震計算的推薦方法。關鍵詞：橋梁；地震響應；彎矩一曲率曲線；靜力彈塑性；屈服彎矩中圖分類號：U442．55文獻標志碼：B文章編號：1009—7767(2014)03—0076—04SeismicAnalysisoftheBridgewithFix
2、edDoubleColumnPiers我國近年特大地震頻發(fā)．汶川地震后又相繼發(fā)生玉樹、雅安地震，7．0級以下主震及余震更是連綿不斷，帶來無法估計的損失。許多學者做了大量的研究，但怎樣兼顧地震作用下安全和經濟性依然難度較大。筆者采用數值模擬方法，運用MIDAS軟件建立有限元模型，研究地震作用下雙柱式固結墩橋梁的響應規(guī)律：根據規(guī)范JTG／TB02—01—2008對雙柱式橋墩計算屈服彎矩的建議，比較了不同計算方法計算雙柱式固結墩的結果，提出相應的結論。1項目背景某工程屬于汶川地震災后重建項目，工程地點位于四川省廣元市。場地處于龍門山地震帶內，根據1990年版《中國地
3、震烈度分區(qū)圖》與GB18306--2001《中國地震動參數區(qū)劃圖》國家標準第1號修改單規(guī)定，場地地震基本烈度為Ⅶ度，地震動峰值加速度0．10g，地震動反應譜特征周期為0．40s。橋梁縱軸線呈曲線布置，R=150m，橋跨布置為2跨預應力連續(xù)箱梁，即5in(橋臺)+25m+25m+5．0m(橋臺)=60．0m，橋梁起始端斜交角度為8。，橋梁終點端斜交角度為11。。橋面布置為2．5m(人行道)+7．6m(車行道)+2．5m(人行道)=12．6m。該橋上跨河流，采用預應力箱梁橋的結構形式。橋墩采用雙柱式，墩梁固結。2動力反應分析方法2．1動力分析模型剛度模擬建立橋梁動
4、力分析模型時．結構類型需要采用3D，76辛葒投木2014No．3(May)V01．32主梁、橋墩、支座(邊界連接)都需要模擬出來。程序中目前提供2種阻尼的計算方法：1)直接輸入各振型阻尼。所有振型也可以采用相同的阻尼，混凝土結構阻尼比一般取0．05，鋼結構一般取0．03。2)質量和剛度因子法(一般稱為瑞利阻尼)，非線性分析時會采用瑞利阻尼。板式橡膠支座可以用線性彈簧連接單元模擬，活動盆式支座可以用摩擦擺隔震裝置來模擬。該橋采用板式橡膠支座。典型的橋梁動力空間計算模型和動力方程【l】如圖1、2所示。圖1橋梁動力空間計算模型2．2動力分析模型質量模擬動力分析模型質
5、量的模擬方法：1)一致質量矩陣；2)集中質量矩陣。一致質量矩陣的質量按實際分布情p∽=圃+匝如+圓高bl⑩彈』力阻』力慣主力歷刁幾·≯≮·上,----o---二h'“‘¨?·h1^-川叫¨一，khl}-{^、I●-●?，■Z：，：?^=“^=ci』=nm況考慮，集中質量矩陣假定單元的質量集中在節(jié)點上，這樣得到的質量矩陣是對角陣。一般情況下兩者給出的結果相差不多．因為質量矩陣積分表達式的被積函數是插值函數本身的平方項，而剛度矩陣是插值函數導數的平方項，因此在相同精度要求條件下，質量矩陣可用較低階插值函數．而集中質量矩陣正是這樣一種替換方案。集中質量矩陣還可以減少
6、方程自由度，另外一致質量矩陣求出的是結構自振頻率的上限。2．3特征值分析方法常用的特征值分析方法有：1)子空間迭代法；2)Lanczos方法；3)Ritz向量法。子空間迭代法求出結構的前r階振型，而Ritz向量法求出的是和激發(fā)荷載向量直接相關的振型。因此用振型分解反應譜法和振型疊加法進行結構動力分析時，一般建議采用Ritz向量法，因為通常情況下，采用Ritz向量法獲得的質量參與效果最佳[引，而特征值向量法分析適合于研究各振型出現的先后順序。如果分析后振型參與質量達不到規(guī)范所規(guī)定的90％，則需適當增加頻率數量重新進行分析。3有限元數值模擬3．1有限元計算模型計算
7、參數如下：橋梁抗震設防類別為B類：抗震設防措施等級為Ⅶ度，0．1g；特征周期0．4S；抗震重要系數最為1．3；場地類別為Ⅱ類；按照第2節(jié)所述的方法建立有限元模型，由于橋梁為墩梁固結，需要將橋梁上部結構也建立在模型中；并考慮了橋梁處于平曲線上的平面線性特點；橋臺支座按彈性連接模擬支撐剛度。有限元模型見圖3。3．2橋梁整體模型特征值分析特征值分析方法：Ritz向量法，X、y、Z方向各10組初始向量。質量參與系數計算結果見表1。綜上，采用Ritz向量法計算得到UX質量參與率合計99．99％，UY為100％，UZ為99．94％?？梢哉J為，橋梁工程器BridgeEngi
8、neering圖3有限元計算模型表1質
