地震作用下先簡支后橋面連續(xù)梁橋支座損傷分析-論文.pdf

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1、第27卷第3期石家莊鐵道大學學報(自然科學版)Vo1．27N。．32014年09月JOURNALOFSHIJIAZHUANGTIEDAOUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Sep．2014地震作用下先簡支后橋面連續(xù)梁橋支座損傷分析劉聰(天津市市政工程設(shè)計研究院，天津300051)摘要：先簡支后橋面連續(xù)梁橋是我國3"-前大量應(yīng)用的一種橋梁結(jié)構(gòu)形式?，F(xiàn)采用Sap2000有限元軟件建立了梁橋的非線性動力模型；根據(jù)支座損傷指標，采用IDA方法進行梁橋支座的損傷分析。計算結(jié)果表明，連接墩支座損傷比中間墩支座損傷要大，且場地越軟弱越容易發(fā)生支座破壞，建議對于三四類場地加大支承

2、長度。關(guān)鍵詞：先簡支后橋面連續(xù)；支座損傷；IDA；場地中圖分類號：U448．21文獻標志碼：A文章編號：2095—0373(2014)03—0008—050引言目前我國城市高架道路及高速公路上的橋梁結(jié)構(gòu)，20—50m的中等跨徑的先簡支后連續(xù)梁式橋占有舉足輕重的地位。該種橋梁在汶川大地震中受到嚴重破壞，距震中較近的213國道和都汶高速上橋梁震害最為典型和嚴重。廟子坪大橋引橋采用先簡支后橋面連續(xù)的結(jié)構(gòu)形式，跨度為50m，汶川地震中由于梁、墩相對位移過大，引橋第5跨伸縮縫處墩梁相對位移大于搭接長度，造成引橋落梁¨。我國現(xiàn)有的大約二十萬座公路橋梁有相當部分位于地震多發(fā)地帶，嚴峻的地震形勢

3、讓我們有理由為這些橋梁的抗震性能擔憂。地震荷載作為一種隨機荷載，具有不可預(yù)見性J。針對墩高10nl的典型中等跨度的橋面連續(xù)簡支梁橋采用能力與需求比的方法對其支座破壞過程進行分析，從而得出支座在不同地震強度下的破壞情況。這項工作既可服務(wù)于現(xiàn)有梁橋的抗震加固J，又可以為這類體系梁橋的抗震設(shè)計提供必要的參考。1模型的建立選取具有代表性的某座典型先簡支后橋面連續(xù)梁橋進行支座損傷分析。橋型布置為4×25In+4×25m+4×25nl先簡支后橋面連續(xù)，其中第二聯(lián)作為分析聯(lián)，對應(yīng)的橋墩號為4—8號，其余兩聯(lián)作為邊界聯(lián)使用，4號和8號墩為連接墩，聯(lián)與聯(lián)之間的伸縮縫采用D80伸縮縫，采用雙柱式橋墩

4、。主梁采用小箱梁，橋?qū)?6．85m，橋型布置如圖1所示。4×2500．4×2500．4x2500D80伸縮縫0D80伸縮縫_~I50WDI401[D140][D140DI40I[D1401TD140D1414D14D141t一曄；!ijjii《；iiiii圖1典型先簡支后橋面連續(xù)梁橋橋型布置圖(單位：cn1)一般情況下，在建立模型時主要考慮橋梁結(jié)構(gòu)的動力模型能夠真實反映結(jié)構(gòu)的動力特性，所以，必須DOI：10．13319／j．enki．sjztddxxbzrb．2014．03．02收稿日期：2013—11—29作者簡介：劉聰男1987年出生助理工程師第3期劉聰：地震作用下先簡支后橋

5、面連續(xù)梁橋支座損傷分析9真實地模擬橋梁結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量以及阻尼的分布，也就是要真實描述各構(gòu)件的幾何和材料特性以及構(gòu)件的邊界連接條件。主梁的設(shè)計主要由運營荷載控制，地震作用下一般不發(fā)生自身震害，而抗震設(shè)計一般也希望上部結(jié)構(gòu)基本保持彈性，因此，建模分析時不采用比較復雜的三維實體單元或板單元，而是采用能夠反映上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布和剛度特征的簡化的梁單元模擬j。通常橋墩也可以離散為空間的梁單元，只是單元的劃分要恰當，橋墩的剛度取有效剛度即橋墩截面開裂后剛度。為了考慮板式橡膠支座和梁底或者墩頂?shù)幕瑒有?yīng)_4J，板式橡膠支座用雙線性模擬，F(xiàn)為滑動支座水平方向的滑動臨界力，K為支座的初始剪切剛度，

6、如圖2所示。將各單樁分為若干個單元，從上到下前20m每1m一個單元，之后每2m一個單元，將這段樁基對應(yīng)的兩個水平方向彈簧加在該單元的中心點，樁底固結(jié)。2地震動輸入為了對典型梁橋進行抗震性能評估，從太平洋地震工程中心選取二類和三類場地波各8條，地震波信息如表1所示。表1地震動信息3支座損傷指標的建立主梁與支座間的相對位移越大，支座就越容易發(fā)生脫空，從而造成支座破壞甚至落梁。所以采用墩梁相對位移作為研究對象，考察支座在實際地震中的損傷程度。圖3為聯(lián)與聯(lián)連接處墩梁搭接構(gòu)造示意圖。橋面板，●________一’圖2滑動支座水平力和位移模型圖3墩梁縱向搭接構(gòu)造示意圖以地震過程中墩、梁相對位

7、移△作為支座的損傷指標。如圖3所示，d為支座一側(cè)邊緣與支承鋼板邊緣的距離，d為支座中心線與支承鋼板邊緣的距離，d，為主梁邊緣與支座邊緣的距離，而為支座能承受的最大容許變形或者是橡膠支座與墩梁間無滑動的最大變形。(1)若地震過程中墩、梁相對位移A≤d。，表示支座的位移小于最大容許變形并且小于橡膠支座與墩梁間無滑動的臨界變形。支座處于正常工作范圍內(nèi)，支座無損傷。(2)當主梁與橋墩產(chǎn)生相對運動的位移d。<△≤do+d，時，表明支座產(chǎn)生了滑動，震后支座可能殘留較大的剪切變形，定義此時支座