大橋抗風(fēng)抗震初步分析報告

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1、XX大橋抗風(fēng)抗震初步分析報告XX大橋勘測設(shè)計院復(fù)核專業(yè)負責(zé)人站長院總工程師-IX.—ft—刖吞XX大橋工程位于江蘇省無錫市市區(qū)，該橋跨越京杭大運河。本研究報告所研究的方案為：145D1+41.2m+33?8m獨塔單索面混合梁斜拉橋；橋面以上主塔高為55.3m（不含塔頂裝飾部分），橋面以上塔柱為雙柱鋼管碇塔柱，其中錨固區(qū)的雙柱由20価厚的鋼板相連，下塔柱為單柱稔塔柱，斜拉索為單索面，兩根索沿橫橋向的間距為1.Omo該方案的主梁主跨為鋼箱梁，邊跨為磴箱梁。由于橋址處設(shè)計基本風(fēng)速達25.9m/s,因此，該橋在成橋

2、運營狀態(tài)和施工全過程的抗風(fēng)安全應(yīng)高度重視；同時，大橋所在地區(qū)地震動峰值加速度為0.05g,地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35秒，故該橋在成橋運營狀態(tài)的抗震安全也應(yīng)重視；為此，我們對該橋的抗風(fēng)安全性和抗震安全性進行了較為全面的分析。其主耍研究內(nèi)容、主要研究結(jié)論及評價如下：1.主要研究內(nèi)容1.1設(shè)計基本風(fēng)速、設(shè)計基準風(fēng)速和主梁顫振檢驗風(fēng)速的確定1.2抗震設(shè)防標準的確定1.3結(jié)構(gòu)動力特性分析1.4主梁抗風(fēng)穩(wěn)定性驗算1.5有關(guān)抗風(fēng)的其它問題1.6結(jié)構(gòu)的抗震分析2.主要研究結(jié)論及評價2.1基木風(fēng)壓Wo=6OOPa,設(shè)計基

3、木風(fēng)速Vl0=25.9m/so主梁設(shè)計基準風(fēng)速VD（梁〉=21.5m/s；主塔設(shè)計基準風(fēng)速VD（塔〉二29.8m/so施工階段主梁設(shè)計基準風(fēng)速V。（梁施工）二18.lm/s；施工階段主塔設(shè)計基準風(fēng)速VD（塔施工）=25.Om/so主梁成橋狀態(tài)顫振檢驗風(fēng)速[Vcr]=36.lm/s；主梁施工階段顫振檢驗風(fēng)速[Vcrs]=30.3m/so2.2抗震設(shè)防標準：地震動峰值加速度為0.05g,地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35秒，具體設(shè)計計算取地震動峰值加速度為0.10g,地震動反應(yīng)譜特征周期為0.30秒，檢算結(jié)構(gòu)物的強

4、度；取地震動峰值加速度為0.15g,地震動反應(yīng)譜特征周期為0.30秒，檢算結(jié)構(gòu)物的位移。2.3結(jié)構(gòu)動力特性分析和主梁顫振臨界風(fēng)速的估算（見表一）表一成橋狀態(tài)動力特性及主梁顫振臨界風(fēng)速的估算工況豎彎基頻（Hz）扭轉(zhuǎn)基頻（Hz）￡vcrl(m/s)vcr2(m/s)[Vc.-](m/s)成橋狀態(tài)0.77111.71402.2225435936.1表中：s——扭彎頻率比;Vc“——彎扭耦合顫振臨界風(fēng)速;％分離流扭轉(zhuǎn)顫振臨界風(fēng)速；從上表中可以看出，市于斜拉橋主跨不大，且主跨主梁為箱梁，扭轉(zhuǎn)剛度較大，橋面較寬，且在結(jié)

5、構(gòu)體系中采取了合理的布置（塔梁固結(jié)、設(shè)置一個輔助墩），使主梁具有較高的扭轉(zhuǎn)自振頻率和扭彎頻率比，同時，主梁采用扁平（寬高比12.5）的流線型箱梁，這些對增大顫振臨界風(fēng)速，減小渦激振的振幅，減小抖振響應(yīng)均是有利的。同時，也使對結(jié)構(gòu)控制截面地震響應(yīng)貢獻最大的振型的周期都比較長，為大橋的抗震安全性提供了良好的結(jié)構(gòu)動力學(xué)基礎(chǔ)。所有估算出的主梁顫振臨界風(fēng)速，成橋狀態(tài)主梁顫振臨界風(fēng)速高達250m/s以上，遠人于成橋狀態(tài)主梁顫振臨界檢驗風(fēng)速36.lm/so從成橋狀態(tài)的抗風(fēng)安全性角度看，滿足《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)

6、定，即滿足抗風(fēng)穩(wěn)定性要求。2.4有關(guān)抗風(fēng)的其它問題2.4.1主梁的渦激振豎向渦激共振發(fā)生風(fēng)速為53.9m/s,扭轉(zhuǎn)渦激共振發(fā)生風(fēng)速為79.8m/s；主梁不可能發(fā)生豎向渦激共振和扭轉(zhuǎn)渦激共振。2.4.2主塔的風(fēng)振及制振措施獨塔的自立狀態(tài)下可能發(fā)生的風(fēng)振現(xiàn)象有：馳振、渦激共振，必要時采取如下制振措施：①在塔頂安裝TMD；②加大主塔結(jié)構(gòu)剛度。2.4.3斜索的風(fēng)振及制振措施本橋塔較高、跨度不大，經(jīng)分析，斜索產(chǎn)生馳振、尾流馳振、抖振的可能性不大；渦激振的發(fā)振風(fēng)速較小，難以提供激起大振幅斜索振動所需的能量；風(fēng)雨振視成橋

7、運營狀態(tài)的情況再決定是否采取抗風(fēng)措施，將拉索的間距控制在某一范圍就可避免尾流馳振的發(fā)生。2.5結(jié)構(gòu)的抗震分析2.5.1結(jié)構(gòu)的抗震計算獨塔斜拉橋本階段的地震響應(yīng)一般采用反應(yīng)譜法，反應(yīng)譜采用《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(JTJ004-89)中II類場地的動力放大系數(shù)。0(/)=<1.0+12.5T2.252.25(—)098T0.302.343s中震時,水平地震系數(shù)Kh=0.10,豎向地震系數(shù)K=0.067,并考慮兩種組合：水平縱向0.10g+豎直向0.

8、067g水平橫向0.10g+豎直向0.067g大震時，水平地震系數(shù)心二0.15,豎向地震系數(shù)It二0.10,并考慮兩種組合：水平縱向0.15g+豎直向0.10g水平橫向0.15g+豎直向0.10g在地震響應(yīng)分析中，取前50階反應(yīng)組合，組合方法采用SRSS法,經(jīng)驗算，結(jié)構(gòu)各部位的地震響應(yīng)均在設(shè)計允許的范圍內(nèi)，均不控制結(jié)構(gòu)設(shè)計。2.5.2結(jié)構(gòu)的抗震措施抗震設(shè)計包括抗震計算設(shè)計和抗震概念設(shè)計，本橋除了上述抗震計算設(shè)計外