橫梁屈服對(duì)斜拉橋橫向地震反應(yīng)的影響.pdf

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1、華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第42卷第5期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVO1．42NO．52014年5月(NaturalScienceEdition)Mav2014文章編號(hào)：1000—565X(2014)05—0084—06橫梁屈服對(duì)斜拉橋橫向地震反應(yīng)的影響木夏修身李建中徐艷嵇冬冰(1．同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，上海200092；2．蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅蘭州730070)摘要：未來(lái)地震的強(qiáng)度具有不確定性，在超設(shè)防地震下，斜拉橋的橋塔橫橋向有可能進(jìn)入非線性狀態(tài)．基于某大跨度斜拉橋，文中建立了空間有限元模型，分析了強(qiáng)震

2、下橫橋向的地震反應(yīng)，引入能力與需求之比來(lái)判斷橫梁是否進(jìn)入屈服狀態(tài)．同時(shí)，采用纖維梁?jiǎn)卧Ｐ湍M橫梁的非彈性行為，重點(diǎn)研究了橫梁屈服對(duì)斜拉橋橫橋向整體抗震性能的影響．結(jié)果表明：斜拉橋橫梁的能力與需求之比較小，將其按延性抗震設(shè)計(jì)比較合理；橫梁的地震軸力變化較大，對(duì)橫梁的屈服彎矩有較大的影響；橫梁屈服后對(duì)斜拉橋的橫向地震反應(yīng)有較大的影響，可能會(huì)增大塔底彎矩，設(shè)計(jì)中需要考慮．關(guān)鍵詞：斜拉橋；橫梁；地震反應(yīng)；纖維截面梁?jiǎn)卧袌D分類號(hào)：U442．55doi：10．3969／j．issn．1000—565X．2014．05．013斜拉橋兼有外形優(yōu)美、結(jié)構(gòu)形式優(yōu)良與造價(jià)剝落和裂縫延伸現(xiàn)象，橋

3、塔進(jìn)入了非彈性狀態(tài)。1引．相對(duì)低廉的特點(diǎn)，在橋梁建設(shè)中有著不可替代的文獻(xiàn)[5]中指出，橋塔縱橋向進(jìn)入非彈性后對(duì)橋梁作用¨]．斜拉橋的抗震性能與其縱、橫橋向的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)整體的抗震性能有著重要的影響．盡管國(guó)內(nèi)的體系直接相關(guān)j．可以選擇對(duì)抗震有利的結(jié)構(gòu)體大跨度斜拉橋在設(shè)防烈度內(nèi)采取保守的基本彈性抗系，能利用邊墩、輔助墩進(jìn)行塑性耗能，還可以采震設(shè)計(jì)，但發(fā)生地震的強(qiáng)度具有不確定性，隨著地震用減隔震支座、粘滯阻尼器等措施，斜拉橋順橋向區(qū)修建的斜拉橋越來(lái)越多，其面臨強(qiáng)震的威脅也越的抗震問(wèn)題已得到初步解決J．斜拉橋橫橋向通來(lái)越大．過(guò)抗風(fēng)支座限制梁與塔的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在過(guò)渡墩與橫橋向受框架效應(yīng)的影響

4、，橋塔橫梁的地震輔助墩上利用限位裝置約束主梁的相對(duì)運(yùn)動(dòng)．盡彎矩較大，其按基本彈性設(shè)計(jì)比較困難．為此，文管這種約束體系下斜拉橋橫橋向的地震響應(yīng)非常中提出了橋塔橫梁按延性抗震設(shè)計(jì)、塔柱按能力大，但由于在斜拉橋橫橋向抗震研究方面的不保護(hù)設(shè)計(jì)，從利用橋塔橫梁耗能減震的角度出發(fā)，足。。，對(duì)橋塔在強(qiáng)震下的破壞機(jī)理及塑性耗能機(jī)重點(diǎn)研究橫梁屈服對(duì)斜拉橋橫橋向整體抗震性能制的認(rèn)識(shí)尚不清楚，故規(guī)范[11]建議對(duì)橋塔仍采的影響．用基本彈性設(shè)計(jì)，即配置大量的縱向鋼筋，利用自身的強(qiáng)度抵抗橫橋向的地震作用．而尺寸相對(duì)較1動(dòng)力分析模型小的輔助墩及邊墩可利用塑性鉸區(qū)的延性抵抗橫橋向的地震作用．1．1基本分析

5、數(shù)據(jù)1999年臺(tái)灣集集地震中即將竣工的集鹿大橋跨度在200～400m范圍內(nèi)的H型鋼筋混凝土遭受了嚴(yán)重的破壞，橋塔底部出現(xiàn)了嚴(yán)重的混凝土橋塔斜拉橋數(shù)量最多]．故文中以某跨徑布置為收稿日期：2013—04．03基金項(xiàng)目：國(guó)家“973”計(jì)劃項(xiàng)目(2013CB036302)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51278371，51368033)作者簡(jiǎn)介：夏修身(1978一)，男，博士后，副教授，主要從事橋梁抗震研究．E-mail：xiaxiushen@mail．1zjtu．CB十通信作者：李建中(1963一)，男，博士，教授，主要從事橋梁抗震研究．E-mail：lijianzh@tongji

6、．edu．cn第5期夏修身等：橫梁屈服對(duì)斜拉橋橫向地震反應(yīng)的影響(60+70+380+70+60)m、全橋總長(zhǎng)為640133的表1模型邊界條件Table1Boundaryconditionsofmodel半漂浮體系斜拉橋?yàn)檠芯繉?duì)象(見(jiàn)圖1)．該橋的主梁為扁平箱梁，橋面寬33．5m，采用H型鋼筋混位置YZRRvRz凝土橋塔，兩索塔等高度，橋塔中設(shè)置兩道橫梁，塔與梁0l1001輔助墩與梁011001見(jiàn)圖2．邊墩與梁01100l380承臺(tái)底ffffff1．3地震動(dòng)輸入1．一LJ分析強(qiáng)震下橫梁是否進(jìn)入屈服狀態(tài)時(shí)，選取橋址場(chǎng)地5O年超越概率為2．5％的3條安評(píng)地震波0llIlIlI作為

7、地震動(dòng)輸人．研究橫梁屈服對(duì)斜拉橋橫橋向整體抗震性能的影響時(shí)，除選取1條安評(píng)地震波(見(jiàn)圖1斜拉橋的總體布置圖(單位：m)Fig．1Coveralllayoutofcable—stayedbridge(Unit：m)圖3)外，還選取了兩條強(qiáng)震記錄(1940年ImperialValley地震E1Centro記錄和1952年KernCounty地震Taft記錄)，其震級(jí)、地面峰值加速度(PGA)、地面峰值速度(PGV)和地面峰值位移(PGD)見(jiàn)表2．由于E1Centro記錄的幅值與安評(píng)波的相近，分析時(shí)表2中所示