高烈度区环形矮塔斜拉桥抗震性能分析.pdf

中文摘要 摘 要 新世纪以来，我国桥梁建设发展迅速，大跨桥梁设计和施工实力不断提升， 桥梁结构类型多种多样，各类异形桥塔的使用丰富了桥梁体系的外观，受力性 能也与常规桥梁存在差别。柳东大桥采用国内首例钢筋混凝土预应力环形塔柱， 与其他常见索塔风格迥异，同时，塔梁固结体系设置大吨位摩擦摆支座进行减 隔震设计，桥梁结构处于高烈度地区下的地震响应值得进一步探究，本文对于 环形矮塔斜拉桥的抗震分析做出如下研究： 1. 采用MidasCivil 软件建立柳东大桥东西侧主桥和中央主桥计算模型，合 理模拟桥梁主体结构、非线性连接及桩土效应，考虑相邻引桥桥跨作为主桥结 构的边界条件，并对主桥进行静动力特性分析。 2. E1 采用反应谱法与时程分析法对主桥结构进行 频遇地震作用下的二维 地震响应分析，地震考虑纵+竖方向、横+竖方向输入，得出各地震方向下的桥 梁体系响应特征，反应谱法与时程分析法计算结果趋势相同，数值接近。 3. 对主桥结构进行E2 罕遇地震作用下的抗震性能分析，考虑地震输入组 + + 合方向为横 竖方向、纵 竖方向以及三向地震，通过支座栓钉验算判定减隔震 支座的工作状况，重点关注了环形桥塔、主墩、交界墩、桩基础的抗弯、抗剪 E2 能力以及减隔震支座的变形能力。结果表明 罕遇地震作用下环塔、主墩及桩 基础皆未屈服，主桥结构处于弹性阶段，支座满足变形和剪力需求。同时，通 过研究不同墩梁约束体系的主墩主塔受力情况，得出在高烈度区环形矮塔斜拉 桥采用减隔震设计的合理性，结果表明摩擦摆支座表现出高效的减隔震性能。 4. 为研究环形桥塔结构的抗震特性，比较不同类型桥塔对于矮塔斜拉桥的 抗震性能影响。本文建立门式桥塔、双柱式桥塔、椭圆拱塔、环形桥塔的对比 模型，并开展四类塔型工况的静动力特性分析和横桥向抗震性能分析，结果表 明四组模型自振特性类似，桥塔结构对矮塔斜拉桥整体动力特性影响较小，环形 桥塔与椭圆拱塔地震响应相近，塔底恒载内力明显，地震弯矩相对较小。 5. 为研究塔部预应力钢束对环塔正常工作性能和抗震性能的影响，通过设 置不同环塔预应力的布置方案进行计算分析。得出设置预应力可提高环塔的整 体性能，明显抵消环塔在塔底所产生的恒载拉应力，同时预应力的增设会使得 环塔轴力得到增加，增强地震作用下塔底截面的抗弯能力，避免产生塔底拉应 力裂缝，总体而言，预应力混凝土环形桥塔表现了较好的整体刚度和抗震性能。 关键词：矮塔斜拉桥；抗震性能；时程分析；减隔震支座；预应力混凝土环形桥 塔 I 英文摘要 Abstract Since the new century, bridge construction has developed rapidly in China. The strengthofdesignandconstructionoflong-spanbridgeshasbeenconstantlyimproved. Therearevarioustypesofbridgestructures.Theuseofvariousspecial-shapedbridge towershasenrichedtheappearanceofbridgesystem,andthemechanicalperformance isdifferentfromthatofconventionalbridges.LiudongBridgeadoptsthefirstdomestic reinforcedconcreteringpylon,whichisquitedifferentfromothercommonpylons.At thesametime,largetonnagefrictionpendulumbearingsareinstalledinthepylon-beam co