李永權(quán)

摘要：本文以四跨T形連續(xù)梁橋?yàn)楣こ瘫尘?，利用Midas Civil空間有限元分析軟件建立結(jié)構(gòu)有限元?jiǎng)恿Ψ治瞿Ｐ停?duì)該橋的地震響應(yīng)和抗震性能進(jìn)行分析，為同類橋梁的抗震設(shè)計(jì)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：連續(xù)梁橋；地震響應(yīng)；抗震性能；有限元分析

中圖分類號(hào)： U448.21+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 橋梁概況

依托工程為4孔40米T形連續(xù)梁橋，主橋全長(zhǎng)160m。單幅橋?qū)捑鶠?2m。墩高15

2 有限元模型的建立

依據(jù)設(shè)計(jì)資料，采用Midas Civil空間有限元分析軟件建立結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性和地震反應(yīng)的三維有限元模型。計(jì)算模型均以順橋向?yàn)閄軸，橫橋向?yàn)閅軸，豎向?yàn)閆軸。邊界條件為：按實(shí)際模擬主墩，1號(hào)墩和2號(hào)墩與主梁固結(jié)，按實(shí)際模擬樁基，采用土彈簧模擬樁基與土的相互作用；0號(hào)橋臺(tái)、3號(hào)橋臺(tái)處設(shè)盆式橡膠支座，采用彈性連接模擬支座的約束情況。

3抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜

依據(jù)《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T B02-01-2008）對(duì)橋梁抗震設(shè)防類別的分類，該橋的抗震設(shè)防類別為B類，其抗震設(shè)防目標(biāo)如表1所示。

表1設(shè)防水準(zhǔn)和抗震性能目標(biāo)

抗震設(shè)防水準(zhǔn) 設(shè)防目標(biāo)

50年超越概率63％（小震） 一般不受損壞或不需修復(fù)可繼續(xù)使用

50年超越概率2％（大震） 應(yīng)保證不致倒塌或產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)構(gòu)損傷，經(jīng)臨時(shí)加固后維持應(yīng)急交通使用

(a) E1地震反應(yīng)譜（b）E2 地震反應(yīng)譜

圖2水平向地震反應(yīng)譜

B類橋梁必須進(jìn)行E1地震作用和E2地震作用下的抗震設(shè)計(jì)，E1 和E2地震作用對(duì)應(yīng)的超越概率分別為50年超越概率63%（重現(xiàn)期100年）和50年超越概率2%（重現(xiàn)期約2000年）。根據(jù)工程場(chǎng)地的地震動(dòng)參數(shù)和場(chǎng)地條件，本依托工程E1和E2水平設(shè)計(jì)地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜（阻尼比為0.05）如圖2所示。

4 地震作用反應(yīng)分析

根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算模型，采用多振型反應(yīng)譜分析方法對(duì)主橋在E1地震作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)進(jìn)行分析，采用時(shí)程分析法對(duì)E2地震作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)進(jìn)行分析。在反應(yīng)譜分析中，為保證計(jì)算精度，在按振型疊加法計(jì)算結(jié)構(gòu)的最大地震反應(yīng)時(shí)，考慮的振型階數(shù)均在計(jì)算方向獲得90%以上的有效質(zhì)量，振型組合采用CQC法。

4.1E1地震作用下橋梁抗震性能驗(yàn)算

在永久作用和E1地震作用下，對(duì)橋墩各控制截面進(jìn)行抗震性能驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果表明各控制截面均滿足抗彎承載力，驗(yàn)算結(jié)果表1和表2。

表1順橋向各橋墩關(guān)鍵截面抗震性能驗(yàn)算

墩號(hào) 截面位置 最不利軸力（kN） 地震彎矩（kN.m） 初始屈服彎矩（kN.m） 能力

需求比 驗(yàn)算

結(jié)果

4號(hào)墩 墩底 17977 36206 71689 1.98 彈性

5號(hào)墩 墩底 24257 37789 79389 2.10 彈性

6號(hào)墩 墩底 21593 38403 61726 1.61 彈性

7號(hào)墩 墩底 15896 33447 38391 1.15 彈性

表2橫橋向各橋墩關(guān)鍵截面抗震性能驗(yàn)算

墩號(hào) 截面位置 最不利軸力（kN） 地震彎矩（kN.m） 初始屈服彎矩（kN.m） 能力

需求比 驗(yàn)算

結(jié)果

4號(hào)墩 墩底 17910 42534 92830 2.18 彈性

5號(hào)墩 墩底 24142 52199 103342 1.98 彈性

6號(hào)墩 墩底 21537 38186 98277 2.57 彈性

7號(hào)墩 墩底 15875 27193 77928 2.87 彈性

4.2E2地震作用下橋梁抗震性能驗(yàn)算

在永久作用和E2地震作用下，對(duì)進(jìn)入塑性工作狀態(tài)的橋墩進(jìn)行塑性鉸區(qū)容許轉(zhuǎn)角驗(yàn)算，計(jì)算結(jié)果見表3和表4。

表3順橋向塑性鉸區(qū)容許轉(zhuǎn)角驗(yàn)算

墩號(hào) 截面位置 塑性轉(zhuǎn)角需求

（rad/m） 容許塑性轉(zhuǎn)角

（rad/m） 能力需求比 驗(yàn)算結(jié)果

4號(hào)墩 墩底 0.00027 0.044 163.0 滿足

5號(hào)墩 墩底 0.00036 0.045 125.6 滿足

6號(hào)墩 墩底 0.00091 0.009 9.9 滿足

7號(hào)墩 墩底 0.003 0.013 4.3 滿足

表4橫橋向塑性鉸區(qū)容許轉(zhuǎn)角驗(yàn)算

墩號(hào) 截面位置 塑性轉(zhuǎn)角需求

（rad/m） 容許塑性轉(zhuǎn)角

（rad/m） 能力需求比 驗(yàn)算結(jié)果

4號(hào)墩 墩底 0.00021 0.034 161.9 滿足

5號(hào)墩 墩底 0.00026 0.035 134.6 滿足

6號(hào)墩 墩底 0.00035 0.009 25.7 滿足

7號(hào)墩 墩底 0.00042 0.0096 22.8 滿足

5小結(jié)

通過(guò)對(duì)本橋下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震分析，計(jì)算結(jié)果表明，本橋主墩和樁基強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。在E1地震作用下，橋墩、樁基礎(chǔ)在均保持為彈性工作狀態(tài)，滿足“小震不壞”的性能目標(biāo)要求。在E2地震作用下，橋墩墩底截面均已屈服，通過(guò)對(duì)潛在塑性鉸區(qū)域截面的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力驗(yàn)算可知，塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力滿足設(shè)計(jì)要求，滿足“大震不倒”的性能目標(biāo)要求。

參考文獻(xiàn)

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