典型高墩大跨连续刚构桥抗震性能分析
高墩大跨度连续刚构桥的抗震分析
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｈ ｉ ｇ ｈ — ｐ ｉ ｅ ｒ ｌ ｏ ｎ ｇ － ｓ ｐ ａ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｒ ｉ ｇ ｉ ｄ ｆ ｒ ａ ｍｅ ｂ ｉ ｒ ｄ ｇ ｅ ａ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｃ ｋ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ，ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ｂ ｕ ｉ ｌ ｔ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｉ ｓ ｔ ｙ ｐ ｅ ｏ ｆ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ， ｔ ｈ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｂ ｉ ｒ ｄ ｇ ｅ ｉ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ；Ａｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｎ ｇ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｔ ｉ ｍｅ — ｈ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｙ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ， ａ ｎ ａ ｌ ｙ － ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｂ ｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ・ － ｐ ｉ ｅ ｒ ｌ ｏ ｎ ｇ ・ － ｓ ｐ ａ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｉ ｒ ｇ ｉ ｄ ｆ ｒ ａ ｍｅ ｂ ｉ ｒ ｄ ｇ ｅ ｉ ｓ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｄ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｗａ ｖ ｅ ｅ ｘ ｃ ｉ ｔ ａ － ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ・ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ
铁路高墩大跨度连续刚构桥抗震设计分析
关 键 词 ：连 续 刚 构桥 ； 动 力特 性 ； 罕遇地震 ； 抗震设计 ； 时程 分 析 中图 分 类 号 ：Ｕ４ ４ ８ ． ２ ３ ； Ｕ４ ４ ２ ． ５ ５ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ —７ ７ ６ ７ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２ —０ ０ ５ １ —０ ４
５ ２
世 界 桥 梁
２ ０ １ ５ ， ４ ３ （ ２ ）
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啪 湖伽
用 ＭＩ ＤＡ Ｓ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ 建 立 连 续 刚 构 桥 空 间有 限元 模 型 ， 对 其 进 行 动 力 特 性 及 罕 遇 地 震 作 用 下 的非 线 性 时 程 分 析 ， 并 优 化 延 性 抗 震
设 计 。分 析 结 果 表 明 ： 桥 梁 振 型 以 梁 墩 的 横 向振 动 为 主 ， 第 １ 阶 横 向侧 弯 的 自振 周 期 为 １ ． ６ ９ ７ Ｓ ， 全 桥 最 大 振 幅 出 现 在 桥 墩 墩
顶 位 置 。在 罕 遇 地 震 （ ５ ０年 超 越 概 率 为 ２ ） 作 用下 ， 中跨 墩 顶 、 底受力较大 ， 均已进入屈服 ， 但 其 弯 矩 均 小 于 钢筋 极 限 弯 矩 ， 桥 梁满足“ 大震不倒 ” 抗 震 性 能 目标 。对 塑性 铰 区 进 行 优 化 ， 将墩底 以上 ３ ｍ 空心与实体分界 位置处截 面外层部分 主筋弯折 ， 形
元模 拟 。通过 在桩 基梁单 元 上施 加侧 向土 弹簧模 拟 桩土相 互作 用 ， 弹 簧刚度 采 用 ｍ 法 计算 。通 过在 边
墩施 加集 中荷 载 ， 模 拟相 邻 简 支 粱 跨 作用 在 连续 刚
地震作用下高墩大跨连续刚构桥的弹性动力稳定性能研究
２０ 年 １ ０８ ２月
工 程 抗 震 与 加 固 改 造
Ｖｏ ．０． ．６ １ ３ Ｎｏ Ｄｅ ｃ．２ ０ ０８
Ｅａｔ ｑ ａ ｅ Ｒｅ ｉｔｎ ｇｎ ｅｉ ｇ ａ ｄ Ｒｅｒｆｔ ｎ ｒｈ ｕ ｋ ｓｓａ ｔＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｔ ｉｔ ｇ ｏ ｉ
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关于高墩大跨径连续钢构桥梁结构抗震设计分析论文
关于高墩大跨径连续钢构桥梁结构抗震设计分析论文关于高墩大跨径连续钢构桥梁结构抗震设计分析论文摘要：随着我国交通事业的发展，高墩大跨径连续钢构桥梁在交通道路建设中运用的越来越多，尤其是我国西南、西北地区，盘山公路等已经不能满足经济发展需要。
但由于地形较为复杂，在道路建设中多采用桥梁，再加上山区为地震多发地带，因而对桥梁设计要求极为严格。
高墩大跨径连续钢构桥梁结构的设计具有良好抗震能力，分析其抗震设计，对于其完善与发展具有重要意义。
关键词：高墩；大跨径：连续钢构梁；抗震设计1 高墩大跨径连续钢构桥简介钢构桥结构较为特殊，是将墩台与主梁整体固结。
其承担竖向荷载时，主梁通过产生负弯矩减少跨中正弯矩。
桥墩作为钢构桥的主体部分，主要承担水平推力、压力以及弯矩三种力。
墩梁固结形式较为特殊，可通过节省抗震支座减少桥墩厚度，借助悬臂施工从而省去体系转换，减少了施工工序。
该结构可保持连续梁无伸缩缝，使行车平顺。
此外还具有无需设置支座和体系转换功能，桥梁结构在顺桥向和横桥向分别具有抗弯和抗扭刚度，为施工提供具有便利。
高墩大跨径连续钢构桥形式优缺点并存，其缺点在于受混凝土收缩、墩台沉陷等因素影响，结构中可产生附加内力。
作为高柔性墩，可允许其上部存在横向变位。
其优点在于弱化墩台沉降所产生的内力，并减轻其对结构的影响。
其突出受力结构表现为桥墩与桥梁固结为整体，通过共同承受荷载进而较少负弯矩；该桥梁结构受力合理，抗震与抗扭能力强，具有整体性好，桥型流畅等优点。
作为高柔性桥墩，可允许桥墩纵横向存在合理变位。
2 桥梁震害的具体表现2.1 支座在地震中支座损坏极为常见，支座遭到破坏后能够改变力的传递，进而影响桥梁其它结构的抗震能力，其主要破坏形式有移位、剪断以及支座脱落等。
2.2 上部结构上部结构遭受震害主要是移位，即纵向、横向发生移位。
移位部位通常位于伸缩缝处，具体表现为梁间开脱、落梁、顶撞等。
有资料显示，顺桥向落梁在总数中所占比例高达90%，由于这种落梁方式会撞击到桥墩侧壁，对下部结构造成巨大冲击力，因而破坏力极大。
大跨度高墩连续刚构桥空间地震响应分析
振型特征
墩纵弯 墩横弯 墩纵弯 墩纵弯 墩横弯 墩纵弯 墩纵弯 墩纵弯 墩横弯 墩纵弯
大桥纵向和横向的基本振型如图 5～6 所示 :
图 5 第一阶振型( 特征 :墩纵弯)
图 3 EI Centro 地震记录
图 6 第二阶振型( 特征 :墩横弯)
Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting Vol. 27 ,No. 3 2005
本文所述的大跨度高墩连续刚构桥如图 1 所
示 ,其桥跨结构为变截面箱梁 ,主墩墩身纵桥向由两 片等截面矩形空心薄壁墩组成 。采用土木工程通用 计算软件 SAP2000 对其进行空间地震响应分析 ,根 据大桥的设计资料 ,用 SAP2000 建立了有限元模型 。 在计算模型中主要采用了梁单元和刚性单元 ,连续 梁和桥墩采用梁单元来模拟 ,连续刚构的桥墩与梁
大跨度高墩连续刚构桥的非线性分为材料非线 性和几何非线性两种 ,本文通过考虑 P2Δ 效应 (即 高墩在水平地震力作用下产生水平变位 ,从而使作 用在墩顶上的上部结构的重力荷载以及墩身自身的 重力荷载产生了偏心 ,在桥墩内将引起二次内力和 变形) 来考虑其几何非线性 。并对该桥梁结构分别 进行了不考虑高墩的 P2Δ 效应和考虑高墩的 P2Δ 效应时的地震响应计算 。表 2 、表 3 列出其在地震 作用下的各墩墩底最大弯矩 ,其中 1 号截面为左墩 墩底截面 ,2 号截面为右墩墩底截面 。
[ 收稿日期 ] 2004211209 [ 作者简介 ] 陈海波 (1981～) ,男 ,广西人 ,硕士研究生
图 1 大跨度连续刚构桥示意图
Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting June 2005
大跨度高墩连续刚构桥抗震设计研究
大跨度高墩连续刚构桥抗震设计研究近年来，大跨度高墩连续刚构桥的应用越来越广泛。
由于这种类型的桥梁具有超过常规桥梁的跨度和高度，因此在抗震设计中需要特别关注其稳定性和抗震性能。
首先，对于大跨度高墩连续刚构桥的设计，通常需要进行地震剪力校核。
在进行结构设计时，应根据地震烈度、地震波效应和桥梁自身特点，确定桥墩、桥梁支座和连续梁等各部分的抗震设计参数。
同时，需要根据大跨度高墩连续刚构桥的地震作用特点，采取相应的抗震措施，如设置适当的减震装置和增设钢筋混凝土抗震墙等。
其次，大跨度高墩连续刚构桥的地震响应分析也是抗震设计的关键。
一般来说，地震响应分析是通过有限元模型来模拟大跨度高墩连续刚构桥在地震作用下的动态特性。
这个模型应能够准确地反映桥梁的刚度和阻尼特性，以及地震波对桥梁结构的影响。
通过地震响应分析，可以评估桥梁在地震下的位移、加速度和应力等参数，确定其在地震作用下的稳定性和安全性。
此外，大跨度高墩连续刚构桥的抗震设计还需要考虑材料的抗震性能。
在选择桥梁结构材料时，应优先选择具有较好抗震性能的材料，如高强度钢材和高性能混凝土等。
同时，在材料的加工和施工过程中，还需要严格遵守相关的抗震设计规范和施工标准，确保材料和构件的质量符合设计要求。
最后，大跨度高墩连续刚构桥的抗震设计还需要进行可靠性分析。
可靠性分析是通过对设计参数和地震作用参数进行概率统计和分析，来评估桥梁在地震作用下的实际性能和安全性。
通过可靠性分析，可以有效提高大跨度高墩连续刚构桥的抗震能力，减少地震灾害的风险。
综上所述，大跨度高墩连续刚构桥的抗震设计需要关注地震剪力校核、地震响应分析、材料抗震性能和可靠性分析等方面。
通过合理的抗震设计和措施，可以确保大跨度高墩连续刚构桥在地震作用下具有足够的稳定性和安全性，为我们的交通运输事业提供可靠的保障。
高墩连续刚构桥梁地震反应分析
唐 山学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｓ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ａ ｆＴａ ｇ ｈ ｎ Ｃｏｌ ｅ ｅ
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ３ １２ ．
Ｍ ａ ２０１ ｙ． ２
高 墩 连 续 刚构 桥 梁 地 震 反 应 分 析
刘 明 泉
０ 引 言 Leabharlann 我 国西 部 地 区 多 为 高 地 震 烈 度 的 山岭 重 丘 区 或 黄 土 深
壑 ， 形 、 貌 和 地 质 条 件 复 杂 ， 区桥 梁 结 构 通 常 采 用 多 联 地 地 山 连 续 梁 或 连续 刚 构 ， 下部 一 般 为 高 墩 ， 墩 高 相 差 悬 殊 ， 于 且 属 典 型 的非 规 则 桥 梁 。 高 墩 桥 梁 结 构 复 杂 ， 采 用 薄 壁 空 心 多 墩 ， 细 比较 大 ， 震 反 应 较 中 、 桥 墩 复 杂 。此 外 ， 墩 大 长 地 低 高 跨桥梁空 间尺度大 ， 自振 周 期 长 ， 强 震 作 用 下 由 于 变 形 过 在 大 而 容 易 发 生 破 坏 ， 常 表 现 为 桥 梁 支 座 系 统 或 局 部 构 件 的 通 连 接 对 大 变 形 的 不 适 应 性 ， 乏 空 间 变 形 能 力 ， 别 是 单 柱 缺 特
Ｂｒ ｄ ｅ ｗｉｈ Ｈ ｉ ｈ Ｐｉ ｒ ｓ ｎ Ｆｉ ｅ ｏ ｅ ｉ ｇ ｔ ｇ ｅ ｓ Ｂａ ｅ ｏ ｂ ｒ Ｍ ｄ ｌ
ＬＩ Ｍ ｉｇ ｑｕ ｎ Ｕ ｎ － ａ
（ ｐ ｒ ｍｅ ｔｏ ｖ ｌ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｔａ ｇ ｈ ｎ Ｃｏ ｌｇ ，Ｔａ ｇ ｈ ｎ ０ ３ ０ Ｃｈ ｎ ） Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｆＣｉｉ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｓａ ｌ ｅ ｅ ｎ ｓ ａ ６ ０ ０， ｉ ａ
大跨径高墩连续刚构桥地震反应分析
大跨径高墩连续刚构桥地震反应分析蔡建业(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430063)【摘要】随着我国交通事业的发展，公路刚构桥特别是高墩大跨连续刚构桥在桥梁工程领域得到了迅猛的推广和发展，随之高墩大跨连续刚构桥的地震响应分析问题也日益凸显。
文章结合某工程案例，采用通用有限元程序ANSYS ，建立全桥空间有限元模型，进行结构地震反应分析，得到此类桥梁的地震响应规律，为连续刚构桥的抗震设计提供参考，为设计人员建立合理的抗震体系，采取有效抗震措施提供依据。
【关键词】连续刚构桥;高墩;地震;反应谱分析【中图分类号】U442．5+5【文献标志码】A［定稿日期］2019－10－18［作者简介］蔡建业(1983 )，男，硕士，高级工程师，主要从事桥梁设计工作。
1工程概况该高墩大跨连续刚构桥主桥全长1140m ，跨径布置为(130+4ˑ220+130)m ，主梁横截面为单箱单室变截面，采用C55混凝土悬臂浇注，端支座与主梁跨中处梁高4．5m ，根部箱梁高度12m ，梁高按二次抛物线变化。
主墩采用双肢薄壁与单肢薄壁组合形式:主墩上部为空心竖直双肢薄壁墩，空心薄壁厚度横桥向厚1m ，顺桥向厚0．6m ，高度均为60m ;下部为箱形截面单肢薄壁墩，采用C50混凝土爬模施工，墩柱顺桥向采用1ʒ60坡率放大，横桥向按1ʒ40坡率放大，高度分别为81．49m 、165．74m 、248．22m 、239．38m 、18．27m 。
桩基础由25根桩径为3m 群桩组成，长度为40m ，桩底嵌入岩石。
主桥立面布置如图1所示。
图1主桥立面布置(单位:cm )2自振特性分析2．1有限元模型建立结构力学模型是进行结构静、动力分析时所采用能够反映结构力学性能和构造特点的计算图式。
本文在建立结构模型时主要有以下几点考虑［1－2］:(1)模型中各个部分采用的单元类型以及结构节点单元的划分，一定要尽量符合实际结构的构造特点和受力特点。
大跨度连续刚构桥的动力特性和地震反应分析
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｄｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ Ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ Ｒｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｏ ｆ Ｌｏ ｎ ｇ － ｓ ｐ ａ ｎ Ｃｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ Ｒｉ ｇ ｉ ｄ Ｆｒ ａ ｍｅ Ｂｒ ｉ ｄ ｇ ｅ
Ｔ ａ ｎ ｇ Ｘ ｉ ａ ｏ ｆ ａ ｎ ｇ ， Ｍａ Ｆ ｅ ｎ ｇ ｊ ｉ ｅ
大 跨度 连续 刚构桥 具有 受 力 明确 合 理 、 跨 越 能力 为钢 筋混 凝 土双薄 壁墩 ， 墩宽 ９ ． ５ Ｉ ｎ ， 薄 壁厚 度 为 ２ ｉ ｎ ，
强、 外 观优 美 等优 点 ， 伴 随着 我 国交 通事 业 的发 展 ， 已 主 墩采 用 承 台 配 ４排 共 １ ２根桩 径 ２ ． ５ ｎ 的钻孔 灌 注 ｉ
１ 工 程 概 况
图 １ 桥梁总体布置图（ １ １ ３ ）
模型 ， 对 该结 构 的动力 特性进 行 了计算 ， 采用 反应谱 法 ２ 计算 模型 与地震 输入 采 用 大 型 有 限元 程 序 建 立 连 续 刚 构 桥 的动 力计 空 间梁 单 元进 行 模 拟 ， 承 台 采用 质 量 单 元 ， 共 划 分 单 特 点进行 了分析研 究 ． 以期为类 似工程 提供相 应参考 。 算模型（ 见图 ２ ） 。 模 型 中主梁 、 薄壁墩 和桩基 础均采 用 某 大 跨 度 桥 梁 为 ３跨 预 应 力 混 凝 土变 截 面连 续 元 ３ ４ ０个 ， 主梁 变截 面线 形根 据 每个 截 面 的形 心轴 确 刚构 体 系 ． 跨径布置为 １ ０ ６ ｍ＋ ２ ０ ０ ｍ＋ １ ０ ６ Ｉ ｌ ｌ ， 采 用 单 定 。模 型边 界条 件 为边 跨端 支 座竖 向约 束 ， 主墩底 嵌
行波作用下高墩大跨连续刚构桥地震反应分析
Ｈ ｉｈ ｙ ｇ ｗａ ｓ＆ Ａｕ ｏ ｔｖ ｐｌｃ ｔｏ ｓ ｔｍｏ ｉ ｅ Ａｐ ｉａ ｉｎ
１１ ５
２ 有 限元 计 算 结 果 及 分 析
２ １ 动力计 算模型 ．
程 分析 ， 持续 时问 ５ ， 间 间隔 ０ ０ 。沿桥 纵 向 ０ｓ 时 ．２Ｓ
输 入东西 向 Ｅ —Ｃ ｎｒ ｌ ｅ ｔｏ波 ， 桥横 向输 入南 北 向 Ｅ 沿 １
接 。横桥 向墩顶 宽 为 ７ｍ， １ １ 墩 顶 顺 桥 向为 ９ｍ，
１ 工 程 概 况 雅泸 高速公 路荥经段 腊八斤 特大 桥高度 不受水
位控制 ， 由路线标 高决定 。其 主桥 分 为左右 两幅 ， 主
跨为变 截 面连 续 刚构 ， 桥跨 径 组 合 为 １ ５ｍ＋ ２ 全 ０ ×２ ０ｍ＋１ ５ｍ， ０ ０ 桥长 ６ ０ｍ。多个 连 续 刚构 桥桥 １
ｌ
图 １ 腊八斤大桥总体布置 （ 位 ： 单 ｍ）
１２ｌ Ｏ
基各点振 动 的幅值在 ５ 范 围 内就将 产 生很 大 的 ０ｍ
相位差 。 因而在 大跨度 结构地震 反应 分析 中必须考 虑各个支 承 的不 同激 励 ， 即多 点 激励 问题 。该 文 以
６Ｏ ８
四川 省雅 泸 （ Ｉ 雅安～ 泸沽 ） 高速公 路腊 八斤 特大桥为
摘 要 ： 震 输入 问题 一 直是 工程 结 构 抗 震研 究 中所 关注 的 焦 点 。 大跨 度 桥 梁 结构 各 地 面 支承 地 距 离较 大 、 伸 较 长 ， 行 地 震 反 应 分析 时 应 考 虑 地 震 波 有 限 波 速 传播 所 引起 的 行 波 效 应 。 文 中 延 进
取水 平加 速度 的 ５ ％ ， ０ ０ ５ 。 由于只是 比较波 Ｏ 即 ．７ ｇ
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图 ４ 第二 阶振 型 ： 阶纵 向振 动 一
－
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根据 《 中国地震 动参数 区划 图｝Ｇ １３ ６ ２０ ）桥址区 （Ｂ ８０ — ０ １，
抗 震设 防烈 度属 ６度 区， 设计基本地震加速度值 ａ ０ ５ ， ＝ ． ｇ 设 ０
Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｖｉｏ ｃｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ ｓ ｎ ｉ
公路科技
科 技 视 界
２１ 年 ０ 月第 １期 ０２ ５ ５
典型高墩大跨连续刚构桥抗震性能分析
任 蒙
（ 中交第二公 路 勘察设 计研 究院 有 限公 司 湖北
武汉
４０５ ） ３ ０ ６
ｔ４ 要】 ｇ 对一座典型高墩大跨 连续刚构桥进行 地震 动响应 分析 ， 通过调整连续刚构双肢墩之 间的 系梁连接 ， 究表 明 ， 研 增
图 １ 乌江特 大桥立面图 （ 单位 ： ｍ）
的重要性。高墩大跨预应力混凝土连续 刚构 的抗震性能的进
一
步研究 ， 将有助于防灾减灾 。 高墩大跨连续刚构桥 因其本身 的结构特 点 ， 抗震性 能具
有其特殊性 。本文 以一座典型高墩大跨连续 刚构 桥为背景 ，
研究 了高墩大跨连续 刚构桥 的动力性 能和地震动响应。
阶次
３ ４
周期（） ｓ
３９ ３ ８ ．４１ ３ ２５ ６ ５ ．７ ２ ８
频率（ ） ｈ ｚ
０．５３ ２ ２ ７ ０３ ８ ６ ．８ １
图 ３ 第 一 阶 振 型 ： 阶 横 向振 动 一
ｓ ＮｃＥ＆Ｔ ｃ ｃＥ Ｅ ＨＮ。Ｌ Ｙ Ｖ ｓ。Ｎ 科技视界 Ｉ５ 。Ｇ ９ ２
１ 工程 背景及 有 限元模 型
乌 江特大桥为 贵州省思南 至剑河 高速公路 上的一座 桥 梁 ，主桥 １６ ２ ０ １ ６ ＋ ２ ＋ ｍ为典型三跨变截面预应力混凝土连 １ １
图 ２ 桥 梁 三 维 有 限元 分 析模 型
参数按照桩 “ 法计算 。 ｍ”
续 刚构箱梁 ， 箱梁根部梁高 １．ｍ， 中梁高 ４Ｏ 梁 高从 跨 ４ Ｏ 跨 ． ｍ， 中至根 部按 二次抛物线变化 ； 采用悬臂施工 。主墩墩身采用
● ０ “ Ｘ Ａｚ １ ■， － ｉ ｓ．
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ｔ曲 ， 血 ． ／ ＾ １ｍ
图 ６ Ｐ Ｍ－ｐ曲 线 （ － ｄ Ｘ轴 为 纵 向 ， 为 横 向 ） Ｙ轴
计 地震分组 为第一组 ； 地震动反应谱特征周期 Ｔ ０３ ｓ ＝ ． 。桥梁 ５ 所 在工程场地为我 国 《 公路桥梁抗震设计细￣ ｝Ｊ ＧＴ Ｂ ２ ］ Ｉ （Ｔ ／ ０ 一 叭 一 ０ ８ 中的 Ｉ ２０ ） 类场地 ， 设计加速度反应谱 特征周期调整为
双肢等截面矩形空心墩 。 间净距 ８４ 单肢截 面尺寸 ９ × 肢 ． ｍ。 ． ５ ３ ｍ， ． 顺桥 向壁厚 ０７ 横桥向壁厚 ０ ｍ。 ８ ． ｍ， ． 主墩承台厚 ５ 基 ９ ｍ， 础采用 桩径 ２ ｍ的钻孔灌注桩 ；在主 引桥 间过渡墩处设滑 ． ５ 动支座 。８ 、 号墩墩高分别为 １ １ １ １ 墩 柱双肢之 间在 号 ９ １ 、２ ｍ，
前两阶振型 。
表 １ 前 ４阶 自振 频 率
阶次 周期（ ） 频率（ ） ｓ １ ｌ ｚ
１ ２ ６３ ９ ５ ．１ ０ ６ ５４ ４ ．６１ ４ １ ０１８ ５ ．５ ２ Ｏ １ ３１ ．８ １
基 于结 构分析软件 Ｓ Ｐ ０ ０建立 有限元模 型如 图 ２所 Ａ ２０
示 。梁体按 照悬臂 阶段 的划分顺序来划 分单 元 ： 桥墩按照每 ２５ ．ｍ一 个单元进行划分 ： 台与 主墩 之间主从连 接 。 承 承台使
用质量 源模拟 ； 主墩与预应力箱梁采用梁体节 点与墩顶节点 主从模 拟 ； 梁桥 的端部滑动支座 采用 弹性 连接模拟 ； 桩基础采用 土 弹簧模 拟桩土作用效应 ， 弹簧
０２ ｓ 综合场地系数 、 ．５。 阻尼调整系数 ： 本桥的水平设计加速度 反应谱 如图 ５ 所示 。
２ 桥墩系梁对地震响应的影 响 ． ２ 为保证连续刚构桥高墩 的单肢稳定性 ． 在双肢之 间设 置 了系梁 ， 本节通过调 整系梁 的数 量 ， 研究 系梁对 桥梁地震 动
２ 地震 反应 分析
２１ 动力特性及地震动输入 ． 按照悬臂施工状态 获取 结构的初始平衡态 ， 以此为初始 构型采用 Ｒｔ 向量进行模态求解 ， ｉ ｚ 要求 目标动力参与系数达
墩 高中部设 置一道 系梁 ；为典 型的高墩大跨连续 刚构桥 ； 具
体如 图 １ 示。 所
到 ９ ．。表 １ 出了结构前 ４阶 自振频率 ， ３ 图 ４示意 出 ９９ 给 图 一
Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｖｉ ｏ ｃｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ ｓ ｎ ｉ
２１ ０ ２年 ０ ５月第 １ ５期
科 技 视 界
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设 系梁使 得 主 墩 的 纵 向 地震 动 响 应 更 为 均 匀， 一 种较 好 的抗 震 方 式 。 是
【 关键词】 连续刚构 ； ； ； 抗震 高墩 系梁
０ 引言
高墩大跨预 应力混凝 土连续 刚构桥作 为大跨径桥梁 最为成熟
¨６ ０ ２ Ｏ ０ １ ６ Ｏ ０ ＋ ２０ ＋ ０ １
的一种形式 ， 到 了广泛 的使 用 。 得 桥梁结 构是生命线 的重要组成 部
分 ．其 一旦破坏将会 带来极大 的 经济损失。 ０ ８年 ５月 １ ２０ ２日发生 在 四川的汶川大 地震 ．震后桥 梁
的倒 塌 ． 路 的中断 ， 公 延缓 了救援
速度 ：显示 了桥梁 工程抗震研 究