某高速鐵路連續(xù)梁橋橋墩地震反應(yīng)分析

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1、38世界橋梁2012，40(4)某高速鐵路連續(xù)梁橋橋墩地震反應(yīng)分析王曉黎(中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，陜西西安710043)摘要：為深入了解高速鐵路地震區(qū)橋墩設(shè)計的特點，以某客運專線高烈度地震區(qū)連續(xù)梁橋為研究對象，建立全橋三維有限元模型，計算連續(xù)梁橋橋墩的剛度、結(jié)構(gòu)的白振頻率及振動模態(tài)特性，并采用反應(yīng)譜法進(jìn)行地震反應(yīng)分析。計算結(jié)果表明：高速鐵路連續(xù)梁橋橋墩縱向剛度比橫向和豎向剛度小，在8度及以上烈度區(qū)，地震力控制橋墩截面的配筋設(shè)計，按照縱、橫向進(jìn)行地震效應(yīng)檢算可滿足設(shè)計要求，也可采用減、隔震等措施來降低橋墩地震力。關(guān)鍵詞：高速鐵路；高烈度地震區(qū)；連續(xù)梁

2、橋；橋墩；地震反應(yīng)；有限元法中圖分類號：U448．215；U442．55文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1671—7767(2012)04—0038—041概述的剛度值施加在MIDAS模型的承臺底。梁體采用橋梁結(jié)構(gòu)由于能較好地控制沉降，且具有占地C50混凝土，空心墩采用C40混凝土，承臺采用C30少、節(jié)約土地資源等優(yōu)點，在高速鐵路中占重要比混凝土。離散后的全橋有限元模型見圖1。例L1]。但高速鐵路對于行車有著高平順性、高穩(wěn)定性和高可靠性等要求，因此要求橋梁墩臺必須具3計算結(jié)果及分析有足夠的縱、橫向剛度，對于連續(xù)梁橋橋墩剛度的要3．1剛度求更為嚴(yán)格[3“]。同時當(dāng)鐵

3、路橋梁穿越高烈度地震為保證高速鐵路行車的平順性和舒適性，作為區(qū)時，為確保行車安全，對該區(qū)域橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性軌道支承結(jié)構(gòu)的橋梁墩臺必須有足夠的剛度[1]。將能提出了較高的要求。表1中樁基礎(chǔ)的計算剛度值，通過程序疊加在MI—某客運專線一聯(lián)連續(xù)梁橋主橋全長221．5m，DAS建立的橋梁單墩模型的承臺上計算得到橋墩上部結(jié)構(gòu)為(60+100+6O)m雙線預(yù)應(yīng)力混凝土連剛度。其中，制動墩的縱向線剛度為1540kN／cm續(xù)箱梁，主梁采用單箱單室截面，1號～4號墩均為>1400kN／cm，滿足該線關(guān)于連續(xù)梁橋橋墩剛度圓端形空心墩，其中3號墩為制動墩。本文以該線的規(guī)定和要求

4、。一聯(lián)(60+100+60)m連續(xù)梁橋為例，采用有限元3．2結(jié)構(gòu)自振特性程序MIDAS對連續(xù)梁橋橋墩在高烈度地震區(qū)的地結(jié)構(gòu)模態(tài)分析是動力分析的基礎(chǔ)，采用有限元震反應(yīng)進(jìn)行分析。模型計算該連續(xù)梁成橋狀態(tài)的頻率、振型等動力特性。表2和圖2分別列出了前1O階振型的自振周2有限元模型的建立期、振動特征和前6階振型。由表2和圖2可以看根據(jù)(60+100+60)m連續(xù)梁橋橋址所處的地出，第1階振型為縱向飄移，基頻為0．514Hz，說明層信息和樁基布置情況，不考慮樁一土相互作用，計雖然高速鐵路橋梁相比普速鐵路的剛度增加很大，算樁基及所處地層對橋梁承臺的約束，得到基礎(chǔ)6但就

5、縱、橫、豎3個方向而言，縱向仍較柔。個剛度(見表1)。采用橋梁專業(yè)計算軟件MIDAS的振型參與質(zhì)量是反映振型參與響應(yīng)大小程度的梁單元建立橋墩單墩模型及包括主梁在內(nèi)的連續(xù)梁重要參數(shù)，計算結(jié)果(見圖3)表明，前35階振型3全橋空間有限元模型。主梁與橋墩之間采用主從約個方向上的累積參與質(zhì)量已達(dá)到總質(zhì)量的9o，前束模擬，考慮過渡墩接32m簡支梁的影響，將表110階縱、橫向累積參與質(zhì)量已達(dá)總質(zhì)量的7O，豎表1地震力計算時橋墩承臺底采用的基礎(chǔ)剛度收稿日期：2012—02—15作者簡介：王曉黎(1969一)，男，高級工程師，1995年畢業(yè)于長沙鐵道學(xué)院橋梁工程專業(yè)，獲學(xué)

6、士學(xué)位(E—mall：tyywxl@163．corn)。某高速鐵路連續(xù)梁橋橋墩地震反應(yīng)分析王曉黎391．0123456789“O．90．8o．0‘蜂0．o．圖1(60+100"+'60)m雙線連續(xù)梁有限元模型0．表2I6O+100+60)m連續(xù)梁橋前10階自振頻率和振型特征振!階數(shù)振型階數(shù)頻率／Hz周期／s振型特征圖3振型累積質(zhì)量參與率?。‘．，L946全毒橋縱向飄?移?，制?動墩?縱?向活載的100計算。0．9721．029麥稱橫向振動，橋由于該線連續(xù)梁通過區(qū)域地震烈度有7度區(qū)和8度區(qū)，因此采用三維反應(yīng)譜對結(jié)構(gòu)在多遇地震下21．292O．774萼橫向振動

7、’種不同烈度的空間響應(yīng)進(jìn)行了分析計算。7度區(qū)地震動峰值加速度取0．15g，8度區(qū)取0．2g，特征周期．sO．673麥稱橫向振動'橋為0．45S，場地類別為Ⅲ類，橋梁重要性系數(shù)取1．5，1．4980．667主梁對稱豎彎計算模型采用5O年超越概率為639／6的地震加速度1．5820．632邊墩縱向彎曲振動反應(yīng)譜進(jìn)行分析，反應(yīng)譜曲線見圖4。不同地震烈1．5820．632邊墩縱向彎曲振動度區(qū)制動墩墩底截面的內(nèi)力計算結(jié)果見表3(篇幅2．0890．479麥稱橫向振動，橋限制，只給出主要組合下計算結(jié)果)。2．3740．421非制動墩縱向彎曲振動由表3可以看出，(60+1

8、00+60)m連續(xù)梁在29310341豐廳對稱蟮沓縱、橫向地震力作