高烈度震区连续刚构桥抗震性能研究（论文）.pdf

·114 · 随着我国西南地区公路、铁路等基础设施的修建，连续 刚构桥因其受力明确、行车顺畅、施工技术成熟等特点得到 广泛的运用，并朝着高墩、大跨、轻柔方向发展。由于西南 地区面临着高烈度的地震风险，因而对所修建的大跨度高墩 连续刚构桥提出了更高的抗震要求，桥墩作为主要延性抗震 构件，直接关乎着人员生命与财产安全。因此，有必要对处 于强震区的大跨度高墩连续刚构桥的桥墩结构形式抗震性能 开展全面研究。 本文以某处于高烈度区的典型大跨度高墩连续刚构桥为 研究对象，基于反应谱分析方法，对比分析了独柱薄壁墩、 双肢柔性薄壁墩2种桥墩结构形式对结构动力特性的影响，并 利用 M-φ曲线验算与分析了 2种桥墩结构形式下桥墩与桩基的 抗震性能，为相关桥梁工程提供一定参考。 1 工程概况 本文以拟建乐山至西昌高速公路马边至昭觉段 S1标段的 袁家溪大桥为研究对象，桥址所处区域为低中山地貌，构造 风化剥蚀作用为主，地形海拔标高 1 400~1 700 m，相对高差 300 m，地形深切。拟建标段有多处大跨度高墩连续刚构桥跨 越泥石流沟谷，墩高范围为40~60 m。该区域处于强震区，地 震烈度为8度，设计基本地震动加速度为 0.2 g。据计算，桥梁 下部结构对上部结构的影响相对较小，因而该标段所有连续 刚构桥上部结构均采用55 m+100 m+55 m变截面形式。 本文研究对象的主桥为三向预应力混凝土结构，主梁为分 幅式单箱单室截面。主桥墩墩高分别为 49.276 m和 47.862 m。 主墩基础为分离式承台接群桩基础，承台厚 4.5 m，承台平面 尺寸9.4 m ×9.4 m。桩基为 4根直径 2.5 m的钻孔灌注桩，桩长 为45 m。桩基嵌入硬塑性粘土与基岩中。 为确定抗震性能最佳的主墩结构形式，本文提出 2种主墩 结构形式方案，分别为双肢柔性薄壁墩和独柱薄壁墩。对于 双肢柔性薄壁墩方案，横桥向宽 7.1 m，顺桥向宽1.5 m，墩身 1/2位置处设一道连系梁，连系梁截面尺寸为 1.5 m×7.1 m；对 于独柱薄壁墩方案，截面为空心矩形，横桥向宽 7.1 m，顺桥 向7 m，厚度为 1.2 m。 2 地震动参数及有限元模型 2.1 ?N?? 根据 JTG/T B02-01—2008《公路桥梁抗震设计细则》，该 桥属于 B类桥梁，且为高速公路桥梁，场地类型为Ⅱ类场地。 2.2.1 主梁与桥墩模拟 本文研究采用大型空间结构有限元分析软件 Midas/Civil， 采用能准确反映上部结构刚度特征和质量分布的空间梁单元 来模拟上部结构的工作特性，运用 Midas/Civil里面的变截面 组来进行模拟变高度单箱单室箱主梁，桥墩采用空间梁单元 模拟。 2.2.2 桩土效应模拟 在强震作用下，桩 –土间会产生较强的接触非线性，这 种接触非线性对桥梁结构的地震反应有较明显的影响，往往 不可忽略。本文采用集中土弹簧模型模拟桩土的共同作用， 集中土弹簧模型的刚度采用表征土介质弹性值的 m参数进行 来计算。根据 JTG D63—2007 《公路桥涵地基和基础设计规范》， 本文将选取土体的 m值为20 000 kN/m 4，在 Midas 中采用节点 弹性连接模拟土弹簧模型，桩底的节点固结约束。 3 抗震性能对比与分析 3.1 ??N O ???e 结构动力特性分析中的特征方程求解采用多重 Ritz向 量法。为保证做地震响应分析时计算结果的可靠，本文对该 ［摘 要］ : {g????g:t U#0r?n? O? 、h?r) h7 、?tg亦 坛$ ，?t?V?\??? r? ，? 8仕???? c仕?(n?0T? a? 。?众?tr??s亦?E:t U壳0r???? ??? ，? ?? !V f$:图d ? ?? ?剔m S1?mYNs? ，??????s??堵_Xj?t 、  ?j?t 25?t r??sr??? ???。仔从 25r?? ??? ?$，? 仕]Q坤b军。 ［关键词］ : {g?? ； U壳0r? ；?tr?? ；??? ? ［中图分类号］ TU 201 ；U 448.23bbbbb ［文献标志码］ Abbbbb ［文章编号］ 1001–523X（2020）13–0114–02 Research on Seismic Performance of Continuous Rigid Frame Bridges in High -intensity Seismic Regions Liu Lang ，Yi Zhi-hong ，Liu Qiang ［Abstract ］Long-span high-pier continuous rigid frame bridges in high-intensity earthquake zones have strong earthquake forces， heavy superstructures，and large pier flexibility. The pier is the main ductile seismic component ，and the reasonable design is directly related to the normal operation and personnel life safety of the bridge. In order to determine the influence of the structure type of the bridge pier on the seismic performance of the long-span high-pier continuous rigid frame bridge，this paper takes the S1 section of the Mabian to Zhaojue section of the Leshan-Xichang Expressway as the research ob