器桥梁工程 Ｂｒｉｄｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 高墩大跨连续刚构桥抗震性能分析 姜保利 （中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 １０２６００） 摘要：某高墩大跨连续刚构桥由于其跨径大、桥墩较高。且桥墩采用不同截面形式组合，桥梁结构在地震作用下受力特 性复杂，因此采用反应谱法和时程分析法对其进行了抗震分析。其分析结果表明，在设计地震作用下，结构控制截面处内 力均处在弹性范嗣内，说明所选结构形式和截面尺寸是合理的。 关键词：桥梁；连续刚构桥；高墩大跨；抗震性能；反应谱法；时程分析 中图分类号：Ｕ４４２．５５ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９—７７６７（２０１５）０２—００７６—０４ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｅｉｓｍｉｃ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｒｉｇｉｄ Ｆｒａｍｅ Ｂｒｉｄｇｅ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ－ｐｉｅｒ ａｎｄ Ｌｏｎｇ－ｓｐａｎ 连续刚构桥具有整体刚度大、结构体系受力合理、 ２桥梁技术标准 墩梁固结无需巨型支座和施工方便等优点…。由于梁 端存在负弯矩，使得跨中正弯矩减小，从而削减了跨 中截面尺寸，明显增大了桥下净空，因此，连续刚构桥 １）道路等级：二级公路。 ２）设计荷载：１－３倍公路一Ｉ级。 ３）设计行车速度：６０ ｋ 。 常用于需要较大桥下净空和建筑高度受限等情况。然 而，对于地震作用下的高墩大跨连续刚构桥，因采用 墩梁固结，其抗震特性与普通梁式桥存在明显差异。笔 ４）桥面宽度：主桥１２．４ ｎ，行车道净宽ｌ１．ｉ４ ｎ。ｉ ５）桥下净空：跨越丰沙铁路，桥下净高＞７．６ ｍ。 ６）地震动峰值加速度：０．２０ｇ（桥址处地震烈度为 者以某高墩多跨（跨铁路、跨河流）连续刚构桥为背景， Ⅷ度。因此按Ⅷ度设防）。 根据ＪＴＧ，ｒ Ｂ０２—０１－－２００８（公路桥梁抗震设计细则 ２１， ３动力计算模型 采用反应谱和时程分析方法对其进行抗震分析。 １工程概况 根据桥梁的总体构造布置，在ＭＩＤＡＳ中建立结构 动力特性和地震反应的三维有限元模型。其有节 某桥全长３０６ ＩＴＩ，主桥为（５８＋９３＋９７＋５８）ｍ多跨 点１４６个，单元１３９个，主梁、桥墩都用梁单元模拟。 预应力混凝土连续组合刚构桥，上部结构采用变截面 有限元模型见图１（图中１—１为ｌ号墩的第１个控制 预应力混凝土单箱单室箱梁，主桥桥面布置为１１．４ ｉｎ 截面，以此类推）。 行车道＋２ｘ０．５ ｉｎ防撞护栏。下部结构１号桥墩（左起 ３．１自振特性 第１个墩）高５９ ｉｎ．采用高４０ ｉｎ空心矩形薄壁墩配 计算了连续刚构桥的前ｌ０阶振型，并描述了相应 １９ ｉｎ高圆形实体墩座和４ ｉｎ高、１４ ｍｘｌ１ ｉｎ承台；２号 振型形状，结构自振特性见表１。桥墩高５６ ｎ，采用高４０ ｉｎ空心矩形薄壁墩配１６ ｉｎ高 ３．２加速度反应谱 ｉ圆形实体墩座和４ ｍ高、１４ ｍｘｌ１ ｍ承台：３号桥墩高 高圆形实体墩座和４ ｎ高、１１Ｉ ｍｘｌ１ Ｉｎ承台。桥墩基础 均为钻孔灌注桩．基桩按嵌岩桩设计。桥台形式为重 力式 根据文献【２】规定，该桥场地阻尼比为０．０５时水平 Ｉ Ｓ一（５．５Ｔ＋０．４５）Ｔ＜０．１ ｓ １０．５ ｉｎ，采用６．４ ｎ高、４ ｉｍｘ７ ｍ实心矩形墩配４．１ Ｉｎ 设计加速度反应谱取为：Ｓ＝｛Ｊｓ一【．ｓ一（ ／ ） ０．１ ｓ≤Ｔ≤Ｔｇ。 ＞Ｔ ７６啼荭故木２０１５Ｎｏ．２（Ｍａｒ．）Ｖｏ１．３３ 桥梁３２程器 Ｂｒｉｄｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ／，／ ／１ ＿＼、 ａ）纵向弯矩验算 ｂ）横向弯矩验算 注：横向弯矩是指横桥向方向的弯矩，纵向弯矩是指纵桥向方向的弯矩。 图６时程分析下的１—３截面弯矩验算 截面的弹性抗震能力，结构处于弹性状态。 ５ 结论 的弹性抗震能力，结构处于弹性状态，所选结构形式和 截面尺寸是合理的。００＿ ＿参考文献： 对该高墩大跨连续刚构桥进行反应谱及时程分 析得出如下结论： １）该连续刚构桥的自振基本周期为１．４１ ｓ，第１阶 ［１】马保林．高墩大跨连续刚构桥【Ｍ］．北京：人民交通出版社， 振型为主梁侧移振型，主要是由于３号墩顶支座的侧 ２００１：１—３． 向刚度偏小所致； ［２］重庆交通科研设计院．ＪＴＧ／Ｔ Ｂ０２—０１一．２００８公路桥梁抗震设 计细则［Ｓ］．北京：人民交通出版社，２００８． ２）在地震动水平Ｅ１、Ｅ２的地震作用（纵向十横向十 竖向）和恒载作用组合下，以及Ｅ２水平地震波的作用， 收稿日期：２０１４—１０－一１５ ｉ、２、３号桥墩墩身截面的内力响应均未超过构件截面 作者简介：姜保利，男，高级工程师，学士，主要从事桥梁工程设计工作。 （上接第７５页） 梁灾害问题，而曲线梁桥的平面约束变化、截面形式、 缩小到了原来的１／２左右，而中间墩支座的反力基本没 预应力钢筋的设置等问题还需要设计人员进行详细的 有变化，具体数值见表２。 表２设预偏心后的支座反力 ｋＮ 探讨，仍有很多难题还有待于大家进一步的研究。 Ｊ～＿ ＿参考文献： 【１】弗里茨・莱昂哈特．桥梁建筑艺术与造型【Ｍ］．徐兴兰，高言法， 姜维龙，译．北京：人民交通出版社，１９８８：３３—３５． 支座反力６４８ ５９１ １ ９３０ ｌ ８６ｏ ｌ８８０ ｔ９８０ ５７Ｏ １ｌ 可见．通过设置支座预偏心可以简单、有效地缓解 ［２］校飞燕，邢亮，张河锦．小半径曲线梁桥设计要点【Ｊ１．城市道 桥与防洪，２０１０（１１）：３９—４０． 内外梁支座受力不均的状况。对于曲率较大的曲线梁 ［３】平然，王毅娟．曲线梁桥计算理论与设计实践问题探讨【Ｊ１．北 桥．在设置支座预偏心后内外梁支座的差值可能还是 京建筑工程学院学报，２０１３，２９（２）：３７—４２． 很大，甚至还有支座负反力，此时可采取配重的方式 ［４】姜爱国，杨志．独柱墩曲线梁桥倾覆轴线研究［Ｊ］．世界桥梁， 给予解决，也可在可能受负反力的一侧配置拉力支座。 ４结语 ２０１３，４１（４）：５８一－６１． ［５］邓安泰．混凝土曲线箱梁桥的受力性能研究【Ｊ］．市政・交通・ 水利ｌＴ程设计，２００８（９）：７４—７６． 笔者只是讨论了曲线梁桥在设计中，如果选择合 适的支座布置形式，并设置预偏心，就可以有效解决由 收稿日期：２０１４－０９一－２５ 于弯扭耦合、内外梁受力不均、不均匀变形而引起的桥 作者简介：何科，男，助理工程师，硕士，主要从事市政桥梁设计工作。 Ｚ０１５￣２ （３一）第３３巷，；｝荭投术７９
