连续刚构桥空实心墩地震响应对比分析

来源：职称驿站所属分类：交通运输论文
发布时间：2012-11-27浏览：35次

　　摘要：文章以某座高墩大跨弯连续刚构桥为背景，建立了空间有限元模型，并进行了线弹性时程分析，对比研究了空实心墩对结构动力特性及地震响应的影响规律。结果表明，在材料用量相当的情况下，双薄壁实心墩桥梁综合地震响应小于空心墩桥梁的地震响应。其研究成果可为高墩大跨连续刚构桥初步设计及弹性抗震设计提供参考。

　　关键词：双薄壁墩截面形式,高墩大跨弯连续刚构桥,地震响应

　　根据我国已建的几座典型双薄壁墩连续刚构桥，其桥墩大多数采用空心箱形截面，采用实心矩形截面的较少。空心墩与实心墩在动力特性及抗震适用性上究竟有何异同，笔者针对此问题，进行了这方面的数值计算分析，所得结果可供类似桥型抗震设计参考。

　　1 工程背景

　　五里坡高墩大跨弯连续刚构桥，跨径组合为85+160*4+85m，其平面半径为300米，墩高153m，1/2、1/4墩高处分别设置一道墩系梁，桥梁桥型布置如图1所示。

　　图1 桥梁桥型布置(单位：m)

　　主梁采用单箱单室箱梁，墩顶主梁高9.5m，跨中主梁高3.5m，梁高沿跨径方向按二次抛物线变化，采用C50混凝土，主梁根部和跨中截面如图2所示。桥墩采用双薄壁空心墩，C50混凝土。

　　图2 主梁根部和跨中截面示意图(单位：cm)

　　为了比较双薄壁墩的截面形式对弯连续刚构桥地震响应的影响，对上述三跨弯连续刚构桥分别采用了实心和空心墩截面形式，空心墩采用原尺寸，实心墩尺寸按照与空心墩质量2倍的原则调整为4×10m，墩中心间距不变。

　　2 结构动力特性分析

　　结构的动力特性分析是进行结构动力反应和抗震分析的前提。结构分别设置双薄壁空、实心墩时，其动力特性分析结果。结构在两种双薄壁墩截面形式下，前四阶振型相同，但高阶的振型序列受到了墩截面形式的影响。结构在三个方向上的一阶频率，结构的墩截面形式由空心墩变为实心墩后，三个方向上的频率均降低了，其中横、纵、竖向一阶频率分别减小了13.9%、43.6%、5.7%。由此可见，采用实心墩后，结构整体体系变柔了，频率相应地减小了。

　　3 地震响应分析

　　将跨中、主梁根部及墩底截面作为地震响应的观测点。

　　3. 1 　顺桥向地震响应分析

　　顺桥向激励时,各观测点内力及位移的响应峰值随桥墩截面形式的变化规律。