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郑州大学土木工程学院
硕士研究生课程论文
课程名称
抗震工程学
学
时
学
分
姓
名
张兴达
主讲教师
王建强
指导教师
（若已选导师则填，否则不填）
年
级
学
号
2014
z201421409
供职单位
河南省交通规划勘察设计院
联系电话
Email
492416217@
提交日期
2014.12.23
浅论高墩桥梁抗震措施
摘
要
:
为研究高墩桥梁抗震措施
,
以某高墩桥梁为
例进行分析。建立该桥所有联
的线弹性计算模型
,
进行动力特性分析和反应谱分析。分析结果表明
:
支
座顶面与
梁底面发生了相对滑移
,
支座
剪切变形较大
,
存在落梁隐患。在该桥上设计合适的
顺桥向连梁装置、横向弹塑性挡块等抗震措施后
,
通过非线性时程分析验证其抗
震效果。分析结果表明
,
采用的抗震措施可有效地控制墩顶位移、减小地震反应。
关键词
:
连续梁桥
;
高桥墩
;
抗震
;
反应谱法
;
非线性
;
时程分析法
Study of
Seismic Resistance Measures for High-Rise
PierBridges
Located in High Intensity
Seismic Region
Abstract:To study the
seismic resistance measures for high-rise pier
bridges located in
high
intensity
seismic
region,a
high-rise
pier
continuous
girder
bridge
in
the
region
was
cited
as
an
example
and
linear
elastic
calculation
models
for
all
continuous units of the bridge were
built and the analysis of the dynamic behavior and
re-sponse spectrum was results of the
analysis show the relative slip at
the
top of the bearings and at the bottom of the
girder of the bridge takes place,the
shear deformation of the bearings is
great and the potential danger of fall of the
girder
the
seismic
resist-ance
measures,such
as
the
appropriate
longitudinal
girder
link
devices
and
the
transverse
elastic
stopping
blocks,are
designed
for
the
bridge,the
effect
of
the
measures
has
been
verified
by
the
nonlinear
time-history
analysis and
the results of the analysis show that the measures
can effec-tively control
the
displacement
atop
the
piers
and
reduce
the
seismic
words:continuous
girder
bridge;high-rise
pier;seismic
resistance;response
spectrum
method;nonlinearity;time-history
analysis method
1
前
言
随着我国高等级公路建设的发展
,
高烈度地
震区高墩桥梁日益增多。高墩桥梁受
震害后修复困难
,
影响地震后生命线的畅通
,
将给地震区带来严重
的次生灾害
[1
～
4]
。目前
,
国内外尚缺乏高墩桥梁经受高烈度地震的经验
,
而现有的大多数桥梁工
程抗震设计规
范只适用于常规桥梁抗震分析
,
我国《公路桥梁抗震设计细则》
(JTG/T
B02-01-2008)[5]
规定墩高超过
30
m
的桥梁应作专项研究。
以处于高烈
度区
(
设防烈度
8.5
度
)
的一座大桥为例
,
分别进行了反应谱分析与非线
性时程分析
,<
/p>
研究了高墩桥梁在高强度地震作用下的地震反应特点
,
提出
2
种抗震
措施
,
并采用非线性时程分析法验证其抗震效果。
2
工程概况及地震动参数
某高地震烈度区大桥上部结构为
40 m
跨分离式双幅先简支后连续
T
梁
,<
/p>
单幅桥面
宽
12.25 m
。大桥
4
跨一联
,
共设置
4
道伸缩缝
,<
/p>
分别位于
P1
、
P5
、
P9
和
P13
号墩
对应的
T
< br>梁位置
,
桥型布置见图
1
。
大桥
P1
、
P4
、
P5
和
P13
号墩采用
C40
混凝土
双方柱墩
,P2
、
P3
和
P6
～
P12
号墩由于地面横坡较大
,
< br>均采用
C50
混凝土独柱式
空心
薄壁墩
[6],
其中
P2
、
P3
号桥墩高达
70
m
。
桥址
处地震设防烈度为
8.5
度
,50
年
10%
超越概率峰值加速度为
0.304g
。地震输
入采用
“
顺桥向
+
竖向
< br>”
和
“
横向
+
竖向
”2
种组合方式
,
竖向地震峰值加速度取相应
水平向峰值加速度的
2/3
。反应谱分析的场地加速度反应谱见图
< br>2;
时程分析时
,
分别采用
3
条场地设计地面水平地震动加速度时程曲线
,
分析结果取
3
组反应谱
的平均值
,
其典型加速度时程曲线见图
3
。
3
动力特性分析
分析和认识桥梁的动力
特性是进行抗震性能研究的基础。
建立全桥线弹性计算模
型
(
图
4)
进行动力
特性分析。主梁和桥墩均采用空间梁单元模拟
,
通过在桩身梁单
元上施加侧向土弹簧来模拟桥墩的桩
-
土相互作用
,
弹簧刚度采用
m
法计算
[7];
采
用专
门的连接单元模拟圆板式橡胶支座的弹性连接作用
,
墩顶处相邻
跨桥面先简
支后连续构造采用专门的连接单元进行模拟。
结构动
力特性主要表现在前几阶自
振频率和振型
,
表
1
列出了大桥前
10
阶振型及振动频率。
表
1
数据表明
,
振动形式主要以桥墩的顺桥向、横向振动为主
,
主要原因在于该桥
桥墩普遍较高
,
< br>结构相对较柔
,
桥墩顺桥向、横向刚度较小。
4
反应谱分析
对该桥线弹性计算模型进
行反应谱分析
,
图
6
< br>为结构在
2
个输入方向组合下单个
支座剪切力最大值。由计算结果可知
,
由于支座顶面、底面与
梁底和盖梁顶均未
设置连接措施
,
在地
震动作用下
,
大部分支座的顺桥向弹性剪切力和部分支座的横<
/p>
向弹性剪切力均超出了对应的临界滑动摩擦力
,
< br>其顶面与梁底面将发生相对滑移
,
且支座剪切变形较大<
/p>
(
其中
P1
号墩
顺桥向变形达
0.20
m,
横向达
0.19 m),
存在落梁
隐患
,
应采取必要抗震措施。
5
抗震措施
为了减小地震效应
,
加强结构的整体性
,
提出了
2
种抗震措施。
5.1
顺桥向连梁装置
为防止伸缩缝两侧相
邻梁端相对墩顶盖梁顺桥向位移过大而造成落梁
,
在各伸缩
缝处相邻两梁端之间拟设置由精轧螺纹钢筋
(
直径
32 mm)
、配套螺帽和弹性橡胶
垫块组成的顺桥向连梁装置
(
图
6
),
其设计参数及布置情况见表
2
。<
/p>
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