施工技术
CONSTＲUCTIONTECHNOLOGY2019
年 6月
第
48 卷增刊
刚性梁柔性拱桥反应谱敏感性分析
温芳 1，蔡巍 2，3，林一宁 3
(1. 武汉武商集团集团股份有限公司 ，湖北武汉 430022 ;2. 武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖
北省重点实验室
，湖北武汉 430070 ;3. 中铁大桥局武汉桥梁特种技术有限公司 ，湖北武汉 430074 )
［摘要 ］以某 3跨 180m+
216m+
180m 刚性梁柔性拱桥为研究对象 ，采用 CQC 反应谱类型组合方式 ，具体分析刚性梁
柔性拱体系在地震作用下结构敏感性
。分析结果得出在不确定性因素周期变化率增加到 22.83% 时拱圈及上弦杆
响应最大
，结构加速度指标变化率分别为 60.05% ，74.67% ，敏感性系数分别为 2.63 ，3.27 ，不确定性因素变化率增
加到
22.83% 时拱圈及上弦杆敏感性系数达到峰值 ，同时上弦杆敏感性系数变化斜率比拱圈更大 ，结构在横向不同
反应谱震动周期作用下主桁比拱圈更敏感
。
［关键词 ］刚性梁柔性拱 ;反应谱 ;敏感性分析
［中图分类号 ］U441 +.3 ［文献标识码 ］A ［文章编号 ］1002-8498 (2019 )S1-1254-03
SensitivityAnalysisofＲesponseSpectrumofFlexibleArch
BridgewithＲigidBeam
WENFang 1，CAIWei 2，3，LINYining 3
(1.WuhanWushangGroupCo .，Ltd .，Wuhan ，Hubei 430022 ，China ;2.HubeiKeyLaboratoryofＲoadwayBridge＆Structure
Engineering
，WuhanUniversityofTechnology ，Wuhan ，Hubei 430070 ，China ;3.WuhanBridgeSpecialTechnologyCo .，Ltd .ofChina
ＲailwayMajorBridgeEngineeringGroupCo
.，Ltd .，Wuhan ，Hubei 430074 ，China )
Abstract :Thispapertakesathree-span180m+
216m+
180mrigidbeamflexiblearchbridgeastheresearchobject ，andu-
sestheCQCresponsespectrumtypecombinationmethodtoconcretelyanalyzethestructuralsensitivityoftherigidbeam
flexiblearchsystemunderseismicaction.Theanalysisresultsshowthatwhentherateofperiodicchangerateofuncertainty
factorsincreasesto22.83%
，theresponseofthearchringandtheupperstringisthelargest ，andtherateofchangeof
structuralaccelerationindicatorsare60.05%and74.67%
，andthesensitivityfactorsare2.63and3.27respectively.
Whentherateofchangeofuncertaintyfactorsincreasedto22.83%
，thesensitivitycoefficientofthearchandtheupper
stringreacheditspeakvalue
，atthesametimetheslopeofthesensitivitycoefficientoftheupperstringwasgreaterthanthat
ofthearch
，andthemaintrussofthestructurewasmoresensitivethanthearchunderthevibrationperiodofthetransverse
responsespectrum.
Keywords :rigidbeamflexiblearch ;reactionspectrum ;sensitivityanalysis
［作者简介 ］温芳 ，工程师 ［收稿日期 ］2018-12-20
0 引言
目前国内刚性梁柔性拱结构在大跨度桥梁领域被
广泛运用
，该结构具有以刚性梁为受力主体 ，柔性拱共
同参与受力的 特 点
［1-3］，如 沪 通 长 江 大 桥 、宜 昌 长 江 大
桥
、贵州桐梓河特大桥 。
但大跨度结构 其 自 振 周 期 大 、阻尼比小且结构呈
柔性状态对地震作用非常敏感
。王英对钢拱桥自振模
态多因素敏感性进 行 了 分 析
、周翔进行了钢网架结构
构件敏感性应用分 析
、冯云成对上承式预应力混凝土
刚性梁柔性拱桥进 行 了 静 力 分 析
、李小珍进行了基于
多点激励的刚构连续组合梁桥行波效应分析
。 但刚性
梁柔性拱桥结构体 系 受 力 特 性 复 杂
，针对其体系在地
震作用下研究相对存在不足且国内外相关规范也没有对其处理方法提出明确规定
［4］。
本文采用 CQC 反应谱类型组合方式 ，具 体 分 析 刚
性梁柔性拱体系在地震作用下结构敏感性
。
1 工程概况
某桥 3跨 180m+
216m+
180m 刚 性 梁 柔 性 拱 结 构 ，
各支承处 下 加 劲 桁 高 16m ，中 跨 拱 矢 高 32m ，边 跨 为
24m 。主桁所用钢材 15MnVNq 钢及 16Mnq 钢，杆 件 连
结及组合分别采用栓焊结构
［5］。
该桥设计为双向 4车道 ，两侧人行道 各 宽 1.25m ，
总宽 24m 。 桥 面 布 置 为 :1.25m (人 行 道 及 栏 杆 )+
3.75m
(机动车道 )+
1.5m (拱 肋 及 吊 杆 )+
2×
5.5m (机
动车道
)+
1.5m (拱 肋 及 吊 杆 )+
3.75m (机 动 车 道 )+
1.25m
(人行道及栏杆 )=
24m 。横桥向布置 11 片公路
钢纵梁
，桥梁结构立面如图 1所示 。
2 反应谱分析
4 5 2 1
图 1 刚性梁柔性拱桥立面
2.1 频谱数据及类型组合
采用水平设计 加 速 度 反 应 谱 进 行 分 析
，阻 尼 比 取
0.05 ，反应谱 S由式 (1)确定 :
S=
Smax(5.5 T+
0.45 T＜0.1 s
S
max 0.1 s≤T≤Tg
Smax(Tg/T) T＞Tg
)
(1)
式中 :Tg为特 征 周 期 (s) ; T为 结 构 自 振 周 期 (s) ; Smax
为水平设计加速度反应谱最大值 。
其中水平设计加速度反应谱最大值 Smax 由 式 (2)
确定 :
Smax =
2.25 CiCsCdA (2)
式中 :Ci为抗震重
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