理 鋒

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司橋梁處,天津 300142)

1 概述

某鐵路客運(yùn)專線正線上有1座雙線鐵路橋,主跨為(40+64+2×80+48)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁,且全橋位于8度地震區(qū),地震動(dòng)峰值加速度為0.2g,場地土類別為Ⅳ類。全橋立面布置見圖1。

圖1 全橋立面布置(單位：cm)

對(duì)于(40+64+2×80+48)m連續(xù)梁橋,傳統(tǒng)做法僅設(shè)置1個(gè)固定墩,通過加大固定墩的截面尺寸、采用新材料或增加構(gòu)件配筋來提高其剛度、強(qiáng)度或延性,以達(dá)到抗震目的。這種做法勢(shì)必導(dǎo)致固定墩及其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)困難甚至難以設(shè)計(jì),也難以保證抗震安全,因此考慮設(shè)置速度開關(guān)型阻尼器,在發(fā)生地震時(shí)改變橋梁結(jié)構(gòu)順橋向受力體系,由1個(gè)橋墩承受順橋向水平地震力改為由若干橋墩共同分擔(dān)順橋向地震力。本橋考慮在84號(hào)、85號(hào)、87號(hào)橋墩上設(shè)置速度開關(guān)型阻尼器。

2 地震力分析計(jì)算

2.1 速度開關(guān)型阻尼器鎖定前橋梁地震力計(jì)算分析

采用Midas程序建立有限元模型,主橋基礎(chǔ)剛度見表1。

表1 主橋基礎(chǔ)剛度

(1)輸入反應(yīng)譜

① 輸入多遇地震反應(yīng)譜

② 輸入設(shè)計(jì)地震反應(yīng)譜

(2)輸入地震波

彈性地震反應(yīng)時(shí)程分析時(shí)輸入的地震波為該鐵路場地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告中提供的地震波,見圖2～圖6。

圖2 多遇地震第1條安評(píng)地震波(a42_050_63_1.dat)

圖3 多遇地震第2條安評(píng)地震波(a42_050_63_2.dat)

圖4 多遇地震第3條人工地震波(a42_050_63_3.dat)

圖5 多遇地震第4條人工地震波(a42_050_63_4.dat)

圖6 多遇地震第5條人工地震波(a42_050_63_5.dat)

(3)速度開關(guān)型阻尼器鎖定前全橋自振特性(表2)

表2 前5階自振頻率及其振型描述

(4)反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)果(表3)

表3 反應(yīng)譜計(jì)算墩頂?shù)卣鹆?/p>

(5)時(shí)程分析結(jié)果(表4)

表4 時(shí)程分析計(jì)算多遇地震墩頂?shù)卣鹆?kN

2.2 速度開關(guān)型阻尼器鎖定后橋梁地震力計(jì)算分析

(1)全橋自振特性(表5)

(2)反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)果(表6)

(3)時(shí)程分析計(jì)算結(jié)果(表7)

表5 前5階自振頻率及其振型描述

表6 反應(yīng)譜計(jì)算墩頂?shù)卣鹆?/p>

3 速度開關(guān)型阻尼器鎖定前后效果分析(表8)

通過對(duì)二部分計(jì)算結(jié)果匯總比較,分析設(shè)置阻尼器的減震效果。

表8 速度開關(guān)型阻尼器鎖定前后橋梁地震力比較

4 結(jié)論

通過以上對(duì)設(shè)置速度開關(guān)型阻尼器鎖定前后橋梁所受地震力情況的分析比對(duì),得出以下結(jié)論。

(1)速度開關(guān)型阻尼器具有明顯的減震效果,能夠充分發(fā)揮活動(dòng)墩的抗震承載能力,有效地提高橋梁結(jié)構(gòu)整體的抗震性能。

(2)當(dāng)速度開關(guān)型阻尼器鎖定時(shí),由于結(jié)構(gòu)受力體系的改變導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性發(fā)生了變化,會(huì)導(dǎo)致輸入結(jié)構(gòu)體系總的地震能量增加,這一點(diǎn)應(yīng)引起注意。

(3)當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)聯(lián)長較長、單一橋墩承受順橋向地震力困難時(shí),采用速度開關(guān)型阻尼器是一項(xiàng)很好的選擇。

[1] 中華人民共和國鐵道部.TB 10621—2009 高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)[S].北京：中國鐵道出版社,2009．

[2] 中華人民共和國鐵道部.GB 50111—2006 鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(2009年版)[S].北京：中國鐵道出版社,2009.

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