纵向地震作用下大跨斜拉桥主引桥碰撞效应研究.pdfVIP

公路2012年9月第9期 HIGHWAY No．9 Sep．2012 文章编号：0451--0712(2012)09—006l—05中图分类号：U442．55 文献标识码：A 纵向地震作用下大跨斜拉桥 主引桥碰撞效应研究 雷 凡，邓育林，杨吉新 (武汉理工大学交通学院 武汉市430063) 摘要：地震作用下大跨斜拉桥梁端会发生很大位移，过大位移可能会导致主梁与引桥发生碰撞。针对地震作 用下大跨斜拉桥伸缩缝处的碰撞现象，以一座大跨斜拉桥工程设计为例，采用非线性时程法研究了纵向地震作用下 大跨斜拉桥主引桥碰撞效应对结构地震反应的影响规律。研究结果表明：碰撞效应不仅会产生很大的撞击力，而且 可能使引桥地震力需求、引桥梁端位移、主引桥相对位移及引桥梁体搭接长度需求有较大增长，极易造成引桥的落梁 或者破坏；但碰撞效应对主桥的地震需求影响较小。 关键词：大跨斜拉桥；地震；碰撞效应；研究 768m+232m+117 大跨斜拉桥一般采用飘浮、半漂浮或者弹性约 m)双塔钢箱梁斜拉桥+5× (5×50 束体系，结构周期较长，地震作用下梁端位移很大， m)等截面预应力混凝土连续箱梁。桥塔为 过大的位移可能会导致主梁与相邻跨引桥的碰撞。 H型混凝土索塔，索塔总高234rn，上塔柱高186m， 历次大地震中震害经验表明碰撞效应是导致桥梁结 下塔柱高48m，塔柱采用矩形截面，截面尺寸由塔 m×7 顶5．5 rn×16．6 构引桥破坏或者落梁的主要原因之一，如1989年美 m分段渐变至塔底14 m。主 国LomaPrieta地震中旧金山一奥克兰海湾大桥引 桥主梁采用流线型扁平钢箱梁，梁高3．626m，宽 38．9 桥的一跨落梁；1995年日本阪神大地震中，西宫港大 m。南、北索塔采用群桩基础，辅助墩与过渡 桥(主跨252m的钢系杆拱桥)第一跨引桥落梁等。 墩均采用矩形空心墩，并采用整体基础，墩身横向分 目前，国内外有一些学者对地震作用下的碰撞 开设置。主桥斜拉桥为弹性约束体系，弹性索刚度 效应进行了一些研究[1-4]，但研究大多针对简支梁为4×105kN／m。主桥总体布置图如图l所示。 桥或者连续梁桥，而对大跨桥梁伸缩缝处相邻梁体 的碰撞效应研究不多[5]。大跨斜拉桥在经济、交通 等方面占据着特殊重要地位，因此，为提高大跨斜拉 甄一z叁。 桥在地震作用下的安全性，研究大跨桥梁伸缩缝处 ———1———矿1 相邻梁体碰撞效应对结构地震需求的影响规律具有 母 重要意义，研究成果对合理设计大跨度斜拉桥与引 桥的连接构造，减少或者避免大跨桥梁结构在地震 本文分析时引桥取一联5×50m连续梁桥，其 中发生破坏或落梁具有理论参考意义。 中，近主桥第二个桥墩为固定墩，其余均为活动墩。 要研究这种碰撞现象的机理及其对桥梁整体抗 1计算模型 震性能的影响，首先