拉索减隔震支座抗震性能优化设计研究（论文）.pdf

建 筑 技 术 开 发 Building Technology Development 建筑设计 Architectural Design 第45卷第21期 2018年11月 拉 索 减 隔 震 支 座 抗 震 性 能 优 化 设 计 研 究 何 旭 林 ， 张 洁 (中 交第一 公路勘 察设计 研 究 院有 限公 司 ，西安 710075) [摘 要]采用减隔震支座对主桥进行减隔震抗震设计 ，并对减隔震设计方案在 E2地震下的动力响应进行了分析。分析结 果表明，采用减隔震方案后，主桥所有构件抗震性能均得到了不同程度的优化，拉索支座提 高了全结构的抗震性能。 [关键词 ]拉索减隔震支座 ；抗震 ；设计 [中图分类号 ]U442．55 [文献标志码 ]A [文章编号 ]1001—523X (2018)21-0025—02 Research on Seism ic Design Optim ization D esign of Cable-isolated Seism ic Isolation Bearing He Xu．1in，Zhang Jie l Abstract]The seismic isolation design of the main bridge was carried out by using the seismic isolation bearing，and the dynamic response of the seismic isolation design under the E2 earthquake was analyzed．The analysis results show that after the seismic isolation and isolation scheme，the seismic performance of all components of the main bridge is optimized to different extents，and the cable supports improve the seismic performance of the whole structure． [Keywords]cable·isolated isolation bearing；seismic resistance；design 1 工程概况 某人行天桥工程位 于无锡市沪蓉高速南侧，桥梁起 点 桩号为 K4+686．522，终点桩 号为 K5+354．522，桥梁全长 为 668m。 其 中第一、二联 为主桥，为桅杆式钢斜 拉桥，第三、 四联为等 截面钢箱 梁。主 桥有 两联，第 一联跨径布置 为 (30+36+36+102+36+31)m，第二联跨径布置为 (31+36+102+ 36+36)m，除了第一联多一跨外，跨径为反对称布置。主跨 范围内设置 8根桅杆 (包含主塔)。 对该桥采用反应谱分析进行抗震检算，检算结果表 明， 主桥在 E1地震作用下桥塔、桥墩应力小于钢材设计强度，满 足前文所述的抗震性能要求。P01，P05，P06，P10，P11共5个墩 位处 El地震剪力大于设计支反力的10％，在该水准地震下支 座水平限位装置将剪断。 在 E2地震作用下，大部分支座横 向剪力很大，即使按 KTQZ II型支座设计，P01，P05，P06，P10，P11五个墩位处横向 固定支座仍会发生剪断，结构体系在水平方向失去约束，有 较大的落梁风险。 2 减隔震方案及动力计算概述 根据主桥的结构类型、支座吨位等情况，减隔震方案拟 选用拉索盆式支座进行隔震。 根据设计图纸给出的吨位选择具体型号 ：塔下桥墩，即 8号、9号 墩 上 选 用 LSPZ7000GD／DX支 座，位 移 量选 为 100mm；该桥主桥其余桥墩，即7号、10号、11号桥墩选用 LSPZ2000DX／SX支座，位移量选为 100mitt。 根据本节减隔震设计方案，对动力分析模型的支座特性 进行修 改，并主桥的地震响应分析和抗震性能检算。由CJJ l66—2011《城市桥梁抗震设计规范》规定，减隔震桥梁可只 对 E2地震水准下的构件性能进行验算。 分析采用了 SAP2000的非线性振型时程分析方法 (FNA)， 结构阻尼采用振型阻尼，对所有振型取为常阻尼值0．O2。时程 收稿日期 ：2Ol8一O9—16 作者简介 ：何旭林 (1987一)，男，陕西西安人，工程师，主要研究 方向为桥梁结构设计及减隔震。 分析采用三 向地震波同时输入的方法，对弯桥在地震作用下 纵横向响应耦合的特性进行考虑，其中Z向时程波取0．65的放 大系数。 分析包含了7个工况 ：工况一 向输入时程波 E2—1，y向 输入时程波 E2—2，z向输入时程波 E2—3；工况二 向输入时程 波 E2．2，Y向输入时程波 E2．3，z向输入时程波 E2—4；依此类 推。最终时程分析结果取7个工况结果的平均值。 3 地震响应分析 3．1 支座 在地震作用下，支座在水平固定方向承受剪力作用，在 活动方向则有相对位移。各支座在 E2地震作用下的拉索支座 内力及变形响应罗列在表 1中。 表1 支座E2地震内力 E2输入 支座位置 动轴力P／kN 纵向剪力 横向剪力 ／kN P08墩一左 889 1 272 P08墩一右 646 1 272 P09墩一左 947 1 27 P09墩一右 659 1 27 3．2 桥墩 主桥桥墩为系梁型桥墩，在地震作用下桥墩墩底为最不 利截面，其在 E2地震下的内力响应罗列在表2中。 3．3 桩基础 主桥各承台底在 E2地震下的内力响应罗列在表3中。 4 构件性能验算 4．1 桥塔 根据前文制订的构件性能目标，应检验桥塔在 E2下验算 应力是否超过屈服强度 (345MPa)。由于桥塔 为钢管截面， 在验算时取动轴力为压力，验算恒载 +地震工况下塔底截面 的压弯组合应力。 经验算，该桥主桥桥塔和桅杆在 E2地震作用下远应力小 · 25· 第45