连续梁拱组合桥抗震分析.pdfVIP

连 续 梁 拱 组 合 桥 抗 震 分 析 滕炳杰 (西南交通大学土木工程学院，四川成都610031) 摘【 要】 以新建铁路兰州至重庆线广元至重庆段初步设计连续梁拱组合桥方案为例，通过有限元分 析软件Midas／civil建立动力分析模型，进行了动力特性计算和动力时程分析，并给出计算结果。计算结果表 明，该桥拱肋面外刚度相对较弱。在该方案抗震设计中，竖向地震动不可忽略，此外还必须对主梁根部截面 加强配筋 。 【关键词】 梁拱组合桥；动力特性； 时程分析 【中图分类号】 U442．5 5 【文献标识码】 A 梁拱组合体系，是指梁和拱两种结构的组合，两者共同 (E／)。=E ，+0．6E。，。 协作将跨径范围内的荷载传递至下部结构。总的来说 ，梁拱 (3)剪切刚度 组合体系桥梁使梁与拱在受力方面的优点得以充分发挥，既 (GA) =GA +G。A。 保留了拱的受压特点，又发挥了梁的受弯性能，呈现出优 良、 上述式中：A 、，为钢管横截面的面积和对其重心轴的 稳定的经济指标与美观的外形，并且因其结构轻巧、外部可 惯性矩；A 、Jr为钢管内混凝土横截面的面积和对其重心轴 做成无水平推力结构，故较适用于软弱地基。在与同跨径其 的惯性矩 ；E 、E 为钢材和混凝土的弹性模量；G。、G 为钢 他桥梁形式的比较中，有着较大的经济优势。 材和混凝土的剪变模量。 新建兰渝铁路线广元至重庆段初步设计连续梁拱组合 考虑到在构件弯曲过程 中受拉区混凝士会开裂，从而 桥方案上部结构采用 (82+172+82)m的梁与拱组合结构 ，可能会随荷载过程衰减，因此乘以0．6的系数。 体系，下部结构采用桩基础形式。主梁采用单箱双室截面， 主梁根部高采用 10．0m，主跨跨 中和边跨支座处梁高4．5 m。拱肋采用哑铃形钢管混凝土拱，拱肋高3．1m，主管直径 为 1100mm，壁厚采用20mm。拱肋的计算跨径为 172m，计 算矢高为34．4m，计算矢跨比为 1／4。 l 基本理论 动力时程分析法是随着强震记录的增多和计算机技术 图 】 有限元动力分析模 型 应用而发展起来的，是公认的精细分析方法。它从选定合适 的地震动输入 (地震动加速度时程)出发 ，采用多节点多 自由 3 动力特性分析 度的结构有限元动力计算模型建立地震动方程，然后采用逐 在桥梁结构的动力分析中，结构的固有频率与振型和阻 步积分法对方程进行求解，计算地震过程中每一瞬时结构的 尼是两个重要 的动力特性。它取决于结构 的组成体系、刚 位移、速度和加速度反应，从而分析出结构在地震作用下弹 度、质量分布以及支承条件等。计算 中采用了子空间迭代法 性和非弹性阶段的内力变化以及构件逐步开裂、损坏直至倒 进行模态分析，给出前5阶自振模态，如表 1及图2(图2仅 塌的全过程uJ。 示出前两阶 自振模态)所示。 2 计算模型 表 1 前5阶 自振频率及相应振型的特点 采用Midas／civil软件进行抗震计算 ，结构有限元动力分 模态 振型描述 自振周期 (s) 析模型如图1所示，全桥划分为396个单元，410个节点。全 1 拱肋一阶对称横弯 2．59O 桥模型中主梁、拱肋和墩身采用空间梁单元，吊杆采用空间 2 拱肋一阶反对称横弯 1．3O8 杆单元。