铁路钢筋混凝土连续梁桥静力弹塑性抗震分析.pdf
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1、2 0 1 1 年第 6期 铁道建筑 Ra i l wa y Eng i n e e r i n g 25 文 章编 号 : 1 0 0 3 - 1 9 9 5 ( 2 0 1 1 ) 0 6 0 0 2 5 0 3 铁路钢筋混凝土连续梁桥静力弹塑性抗震分析 杨镭玲 ( 沈阳铁道勘察设计 院有 限公 司, 沈阳 1 1 0 0 1 3 ) 摘要 : 以某铁路钢筋混凝土连续梁桥为例 , 建立全桥 有限元模 型, 对结构进行模态和弹性反应谱 分析。 在此基础上 , 依据规范对该桥进行 多遇地震和罕遇地震 两种工况下的静力弹塑性分析。参考 A T C一 4 0 分析流程和我国规范, 基于能力谱方法对
2、该桥抗震性能做 出评估 , 并与弹性反应谱方法分析结果进行比 较 分析 。 关 键词 : 连 续 梁桥 反应 谱 静 力弹 塑性 能 力谱 方法 抗震 中图分 类 号 : U 4 4 8 3 4文献 标识 码 : A 我国是一个多地震 的国家 , 铁路桥梁作为生命线 工程重要组成部分 , 其抗震性能好坏对于震后 救援工 作具 有非 常 重要 的意 义 。大 地 震 发 生 时 , 结 构 不 可避 免地进入弹塑性工作 阶段 , 弹性反应谱分析无 法直接 反映结构的一些非线性特性 。近些年来 , 静力 弹塑性 分析作为一种简单而有效 的抗震评估 方法 , 在建筑结 构抗震设计评估 中得 到了广泛
3、应用 , 但在我国尚未应 用于桥梁结构设计分析。本文 以某铁路钢筋混凝土连 续梁桥为例 , 对该桥进行静力弹塑性抗震计算 , 并与弹 性反应谱分析结果对 比, 对相关 问题加以探讨 。 MI D A S C i v i l 2 0 1 0 , 建立全桥模型。其中主梁和桥墩采 用空间梁单元模拟, 支座采用线性弹簧单元模拟。考 虑了桩土 的相互作用 , 采用 6根弹簧表示墩底的约束 条件 。全桥有限元模型如图 1所示 。 图 1 有 限元计算模 型 1 计算模 型的建立 2 模态 与反应谱分 析 1 1桥 梁概 况 该桥全联长 1 7 6 m, 跨 径布置为 ( 4 8+8 0+ 4 8 )4 3
4、 1_ 预应力混凝土连续箱梁。上部结构为单箱单室单线箱 梁 , 混 凝 土 采 用 C 5 0 。主 梁 顶 板 宽 7 2 m, 底 板 宽 4 2 i n , 墩顶部位梁高 5 8 i n , 跨 中部位梁高 3 0 m, 箱 梁梁底采用 1 6次曲线变化。桥墩高 1 6 m, 采用矩形 实体桥墩 , 界面尺寸 为 4 i n6 m。桥 墩混 凝土采用 C 3 0 , 配筋主筋采用 H R B 4 0 0, 直径 3 2 mm双层布筋, 箍 筋采 用 HR B 3 3 5 , 直径 1 6 mm, 间距 0 1 I n 。墩 底 采 用 1 2根直 径 3 r f l 的挖孔灌 注 桩基
5、础 。 1 2有 限元模 型 通过 有 限元方 法 对 桥 梁 结构 进行 动 力 分 析 , 首 先 需要建立合理 的计算模型。包括上部结构和下部结构 单元的选取和离散划分、 支承部位的模拟 、 墩台边界的 处理 以及 荷 载 的确 定。本文 基 于 大型 有 限元 软 件 收稿 日期 : 2 0 1 0 1 2 - 1 6 ; 修 回日期 : 2 0 1 1 - 0 3 - 1 0 作者 简介: 杨智玲 ( 1 9 7 6 一) , 女 , 内蒙古 赤峰人 , 工程师 。 2 1模态 分析 结构 自振 特性 决 定 结构 的动 力 响 应 , 同时 也是 反 应谱计算 的基础。常规模态分析
6、为线性的, 结构 自振 特性主要与结构刚度与质量的分布有关 。基于前述模 型 , 综合考虑该桥的空间特性 , 将结构 自重与二期恒载 转换为质量。特 征 向量采用 L a n c z o s 方 法求解 , 计算 阶数 为前 1 0 0阶 , 表 1列 出该桥 前 1 0阶 自振特 性 。 从上述分析结果可知, 全桥第一 阶振型为全桥纵 飘 , 且振型质量贡献率达到 8 6 9 7 , 该振型对纵桥 向 影 响较大 。 2 2反应 谱分 析 基于 设计 资料 , 桥位 处地 震烈度 为 度 , 按照 度 设 防。场地土类型为中硬土 , 场地类别为 类场地 , 特 征周期 为 0 3 5 s 。
7、基 于 铁 路 工程 抗震 设 计规 范 G B 5 0 1 1 1 2 0 0 6 ( 2 0 0 9版) , 考虑多遇地震和罕遇地震 两种 地震烈度 情形 , 其基本水 平地震 加速度分别 为 0 1 4 g和 0 6 4 g, 反应谱图形如 图 2所示。计算 中振 型的组合方式采用 C Q C组合。 2 6 铁道建筑 表 1结构 白振特性 ( 前 1 0阶) 1 1 3 81 8 75 2 1 5 0 2 2 90 3 2 2 82 7 34 4 2 8 58 3 96 5 3 2 9 4 4 21 6 4 63 9 5 06 7 5 2l 1 l 3 8 8 6 0 01 l 2 5
8、9 8 06 9 5 6 5 1 0 8 1 3 9 3 5 4 0 7 23 6 55 0 6 65 6 51 0 43 8 0 71 0 3 49 8 47 0 3 03 5 43 0 21 5 5 40 01 91 8 9 7 0 1 6 6 63 5 0 1 2 3 9 2 2 0 1 2 2 8 6 0 8 6 9 7 0 0纵飘 , 对称 竖弯 8 6 9 7 5 9 8 3 0 对称横弯 8 6 9 7 5 9 8 3 6 4 3对称竖弯 8 6 9 7 6 1 1 3 6 4 3反对称横弯 8 6 9 7 7 7 3 6 6 4 3对称横弯 8 7 o 0 7 7 3 6 6
9、4 3反对称竖弯 8 7 0 0 7 7 4 0 6 4 3反对称横弯 8 7 o 0 7 7 4 0 4 4 8 7对称竖 弯 8 7 o 0 7 7 4 7 4 4 8 7对称横弯 8 7 o 0 7 7 4 7 4 4 8 7反对称竖弯 帐 裁 枢 爨 1 1 f 1 1 I ) 1 21 ) 1 3 I ) 1 4 I ) 】 5I 1 6 1 周期, s ( a 1多遇 地震 l l l I 、 1 周期, s ( b )罕遇地震 图 2地震反应谱 由弹性反应谱分析可知 , 多遇地震作用下 , 在纵向 地震工况下墩 顶最大纵 向位移为 0 0 1 3 i n , 横 向地震 工况下墩
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