矮墩大跨連續(xù)梁體系橋縱向減隔震設(shè)計(jì).pdf

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1、第6期(總第163期)2012年12月中回彳放工靠CHINAMUNICIPALENGINEERINGNo．6(SerialNo．163)Dec．2012DOI：10．3969／j．issn．1004—4655．2012．06．007矮墩大跨連續(xù)梁體系橋縱向減隔震設(shè)計(jì)侯冠文(上海公路投資建設(shè)發(fā)展有限公司，上海200237)摘要：以上海大治河橋?yàn)閷?shí)例，分析了矮墩、大跨連續(xù)梁體系橋的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性與地震易損性一般規(guī)律。重點(diǎn)探討了矮墩、大跨連續(xù)梁體系橋的縱向地震響應(yīng)規(guī)律與合理抗震設(shè)計(jì)，并指出了該類橋梁不適宜按延性抗震進(jìn)行設(shè)計(jì)。按結(jié)構(gòu)縱向約束要求，提出了采用E型軟鋼阻尼器組

2、的減隔震設(shè)計(jì)方案，并給出了具體的設(shè)計(jì)參數(shù)。從非減隔震設(shè)計(jì)與減隔震設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)抗震性能對比分析結(jié)果可以看出，減隔震設(shè)計(jì)體系可以有效緩解縱向固定墩支座、墩身以及基礎(chǔ)地震慣性力大、構(gòu)件能力匹配關(guān)系難以滿足能力保護(hù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，是矮墩、大跨連續(xù)梁體系橋縱向抗震體系的理想解決方案。關(guān)鍵詞：大跨連續(xù)梁體系橋i矮墩；減隔震；軟鋼阻尼器中圖分類號(hào)：U448．215．255文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)i1004—4655(2012)06—0020—041矮墩、大跨連續(xù)梁橋各種跨江、河、谷橋梁通常都是交通基礎(chǔ)設(shè)施的重點(diǎn)部分，不僅建設(shè)周期和建設(shè)成本都比較大，同時(shí)也是交通路網(wǎng)的關(guān)鍵連接節(jié)點(diǎn)和

3、樞紐工程，對整個(gè)路網(wǎng)的可通行起關(guān)鍵性的控制作用，因此其抗震安全性尤為重要。除了少數(shù)跨越大江、大河的超大跨橋梁較多采用懸索橋、斜拉橋或者大跨度拱橋以外，低通航標(biāo)準(zhǔn)或無通航標(biāo)準(zhǔn)的河流或者淺溝谷的橋梁，一般采用大跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，有時(shí)為了提高主跨的跨越能力，還在主梁上設(shè)置柔性拱肋和吊桿，形成下承式拱梁組合體系，但從整個(gè)結(jié)構(gòu)外部約束體系上看，仍可視之為大跨度連續(xù)梁體系(見圖1)。以下是這類橋梁的典型特點(diǎn)。b)下承式拱梁組合橋圖1典型矮墩大跨連續(xù)梁體系橋(m)收稿日期：2012—06—20201)上部結(jié)構(gòu)由于跨度大、梁高、結(jié)構(gòu)總重很大，因此在地震條件下的總慣性力也將非常大。2

4、)由于河道通航標(biāo)準(zhǔn)較低或者無通航要求，下部結(jié)構(gòu)墩身高度較低，加上上部結(jié)構(gòu)的豎向反力對墩身截面尺寸需求也較大，因此整體墩身水平剛度較大，水平地震力響應(yīng)也就非常大，同時(shí)較小的墩柱高寬比也難以在墩底形成塑性鉸減震機(jī)制。3)為適應(yīng)主梁縱向溫度變形，縱橋向往往只設(shè)一個(gè)固定墩。這意味著主梁縱向慣性力將主要由固定墩來承擔(dān)，包括固定支座、墩身以及基礎(chǔ)都難以承受。汶川地震以后，我國在總結(jié)多年研究成果的基礎(chǔ)上，新頒布了JTG／TB02—01—2008《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》和CJJ166—2011《城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。將基于強(qiáng)度的單一抗震設(shè)防水準(zhǔn)發(fā)展為基于強(qiáng)度和變形的兩級設(shè)防，

5、還對橋梁減隔震設(shè)計(jì)給出了相關(guān)的設(shè)計(jì)方法與規(guī)定?。事實(shí)上減隔震技術(shù)已被證實(shí)是一種非常經(jīng)濟(jì)、高效的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理念，目前在新西蘭、美國、日本以及歐洲等的應(yīng)用非常廣泛，許多經(jīng)歷了實(shí)震檢驗(yàn)的減隔震橋梁表現(xiàn)出了非常優(yōu)越的性能心4J。然而我國的橋梁減隔震設(shè)計(jì)，目前仍處于起步階段，已有相關(guān)研究和應(yīng)用主要都是經(jīng)過抗震專題研究的各種超大跨度橋梁，對量大面廣的梁式橋則較少‘5-7]。本文以上海大治河橋工程為例，系統(tǒng)探討矮墩中國彳盎z籽侯冠文：矮墩大跨連續(xù)粱體系橋縱向減隔震設(shè)計(jì)2012年第6期大跨連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)規(guī)律和地震易損性。在此基礎(chǔ)上，通過優(yōu)選確定采用軟鋼阻尼器減隔震設(shè)計(jì)

6、方案，并通過參數(shù)分析確定了阻尼器參數(shù)的合理取值。研究結(jié)果顯示，該類橋梁采用減隔震設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)抗震性能要明顯優(yōu)于非減隔震方案。2工程概況與結(jié)構(gòu)建模大治河橋工程位于連接上?？崭?、海港兩港規(guī)劃大道的北段，也是臨港新城最主要的北側(cè)出人口，為三跨連續(xù)梁橋，跨徑組合為92m+158m+92m，橋梁橫斷面整幅布置，主梁采用單箱多室箱梁橫斷面，垂直梁格腹板系梁高3．5m，挑臂長4．0m；出于景觀需要，大橋主梁中軸線上設(shè)置魚鰭立墻，高度1．10—20．00It'll，按二次拋物線變化，成橋后通過浮雕裝飾以及燈光色彩組合變化，產(chǎn)生不同的景觀效果。主墩為墻式實(shí)體墩，高6．4m，截面尺寸

7、4．9m×16m，截面配筋率為1．o％，邊墩為矩形截面墩，高5．2m，截面尺寸4m×13m，截面配筋率為1．0％。主墩基礎(chǔ)承臺(tái)平面尺寸31m×24m，高3．5m，采用49根直徑1．5m的鉆孔灌注樁，邊墩基礎(chǔ)承臺(tái)平面尺寸29．2m×11．8m，高3．0m，采用28根直徑1．2m的鉆孔灌注樁。結(jié)構(gòu)總體布置如圖2所示。圖2大治河橋結(jié)構(gòu)總體布置圖根據(jù)《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》，大治河橋抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，El地震作用取50a、lo％超越概率，E2地震作用取100a、4％超越概率進(jìn)行抗震設(shè)防，兩級超越概率下的場地水平、豎向反應(yīng)譜如圖3所示。對應(yīng)每一級超越概率，供非線性時(shí)程分析所用

8、的、與反應(yīng)譜相兼容的水平