高速铁路钢管混凝土尼尔森体...系杆拱纵向水平抗震能力评估_史航.pdf
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1、Construction&DesignForProject工程建设与设计1引言随着我国交通强国战略的推进,我国高铁事业的发展日新月异,取得了举世瞩目的成就。钢管混凝土系杆拱具有承载力高、刚度大,对地质条件适用性好等优点,已广泛应用于50160 m跨径的高铁桥梁。目前,对于高铁桥梁抗震的研究主要集中于大跨度桥梁及高大桥墩的地震响应、抗震性能、减隔震分析等,较少见到高铁桥梁抗震能力评估研究,而当前结构抗震能力评估集中于房屋建筑领域。杨仕升1从结构强度与延性角度出发,研究了一种钢筋混凝土结构抗震能力评估方法;谢开仲2-3等以南宁永和大桥为背景,对钢管混凝土拱桥拱肋抗震能力以及整体破坏模式展开了研究;
2、黄贤智4基于某主跨1 088 m公路钢箱梁斜拉桥,分析该桥各部分极限状态与延性能力,对其抗震【作者简介】史航(1990),男,江苏徐州人,工程师,从事铁路桥梁设计与研究。高速铁路钢管混凝土尼尔森体系系杆拱纵向水平抗震能力评估Evaluation of Longitudinal and Horizontal Seismic Resistance Capacity of Concrete FilledSteel Tubular Nielsen System Tied Arch for High Speed Railway史航(华设设计集团股份有限公司,南京 210000)SHI Hang(Chin
3、a Design Group Co.Ltd.,Nanjing 210000,China)【摘要】为研究高铁钢管混凝土尼尔森体系系杆拱纵向水平抗震能力,论文以国内某高铁尼尔森系杆拱为工程背景,基于该拱桥各组成部分的弹性内力,通过分析极限状态下恒载及地震作用引起的内力占比来初步估计整体抗震能力。并通过等效线性化方法,采用能量一定和位移一定原则,近似估计该拱桥各部分延性对整体抗震能力的影响。通过以上两步,实现对该拱桥抗震能力的评估。分析结果表明,由于系梁参与受力,高速铁路钢管混凝土尼尔森体系系杆拱具有良好的抗震能力,纵向水平地震作用并不控制梁部设计。【Abstract】In order to stu
4、dy the longitudinal horizontal seismic resistance of the high-speed railway concrete-filled steel tube Nielsen tiedarch,this paper takes a high-speed railway Nielsen tied arch as the engineering background,based on the elastic internal force of eachcomponent of the arch bridge,and preliminarily esti
5、mates the overall seismic resistance by analyzing the proportion of internal force causedby dead load and earthquake action under the limit state.Through the equivalent linearization method,the influence of the ductility of eachpart of the arch bridge on the overall seismic capacity is estimated app
6、roximately by using the principle of constant energy and constantdisplacement.Through the above two steps,the seismic capacity of the arch bridge can be evaluated.The analysis results show that the tiebar arch of concrete filled steel tube Nielsen system has good seismic resistance because of the ti
7、e beam participating in the force,and thelongitudinal horizontal seismic action does not control the beam design.【关键词】高速铁路;钢管混凝土;尼尔森体系系杆拱;抗震能力评估【Keywords】high speed railway;concrete filled steel tube;Nielsen system tied arch;seismic capacity evaluation【中图分类号】U442.55;U448.13【文献标志码】A【文章编号】1007-9467(20
8、23)01-0080-04【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.01.22680能力进行评估;鲁冠亚5采用Opensees软件,基于增量动力分析,研究了高铁简支梁桥抗震性能指标;王学伟6在考虑梁轨相互作用以及地震动水压力对桥墩的作用基础上,对一座公铁两用跨海斜拉桥展开了研究,分析了其在强震作用下的各组成部分的破坏模式及易损性。本文基于文献1所研究的抗震能力评估方法,针对某铁路桥梁进行部分调整,对该拱桥抗震能力进行评估,以期为类似桥梁设计提供参考。2结构概况某铁路桥梁,梁部全长148 m,计算跨径144 m。梁部采用C55混凝土,梁端采用实心矩形截面,跨中采用单箱三室截面,
9、吊点处设横梁。拱肋矢跨比为15,矢高28.52 m,在横桥向内倾8,拱肋面内方程为:Y=428.8(144X-X2)/1 442(以拱肋中心线与支座中心线交点为原点,即:x轴为顺桥向,距系梁顶面的距离为1.50 m;y轴为拱肋面内竖向)。拱肋横断面为高4.0m的哑铃形,主管断面为1300mm20mm,腹板厚20mm,管内灌注C55补偿收缩混凝土。拱肋间设1道一字撑(设于拱顶)和6道K撑。横撑断面为1 500 mm24 mm,斜撑断面为900mm24mm。拱肋及横撑均采用Q345qE钢材。吊杆采用127根7mm低松弛镀锌平行钢丝(强度标准值为1670MPa),布置为尼尔森体系。全桥共设32对吊杆
10、。结构总体布置如图1所示。3有限元模型及地震动参数3.1有限元模型有限元模型如图2所示。纵向系梁、主拱肋、拱肋横撑等采用空间梁单元;吊杆采用桁架单元。吊杆采用刚性连接与锚固处的主梁节点连接,不考虑下部结构对于梁部的影响。总计817个节点,764个单元。图 2有限元模型3.2地震动参数根据地质勘察报告,桥位处的场地特征周期为0.35 s,设防烈度为7度,其对应的多遇地震水平基本加速度为0.04g。3.3计算反应谱本文所用反应谱是由GB 501112006铁路工程抗震设计规范设计反应谱调整而来。该设计反应谱仅适用于阻尼比为0.05的情况,钢管混凝土系杆拱拱桥分析时阻尼比采用0.03,参照GB 50
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