摘 要：某連續(xù)梁橋主橋為四跨大跨徑連續(xù)箱梁橋，針對該橋采用譜分析方法，并考慮支座聯(lián)接形式和樁土相互作用，對其進行彈性及彈塑性分析，通過分析得出結(jié)構(gòu)在地震作用下的屈服性能以及塑性鉸的屈服狀態(tài)，驗證了結(jié)構(gòu)在E1地震作用(重現(xiàn)期為50-100年)強度和變形滿足要求，為類似工程的抗震設(shè)計提供參考。

　　關(guān)鍵詞：橋梁設(shè)計師職稱范文,譜分析,屈服性能

　　1 引言

　　2008年，我國頒布實施了《公路橋梁抗震設(shè)計細則》JTG/T B02-01—2008，其設(shè)計方法有了較大的改變，采用兩水平設(shè)防，兩階段設(shè)計。在彈性抗震設(shè)計的基礎(chǔ)上，增加了延性抗震設(shè)計方法。本文以某連續(xù)梁橋橋為例，以《公路橋梁抗震設(shè)計細則》為依據(jù)，采用反應(yīng)譜分析對大跨橋梁的彈性及彈塑性地震反應(yīng)進行計算，并進行結(jié)構(gòu)的抗震驗算。

　　2 抗震設(shè)計方法

　　2.1 工程概括

　　某連續(xù)梁橋工程全長822.94m，分主橋、引橋、引道三個部分。橋梁主橋為四跨大跨徑連續(xù)箱梁，長度380m，跨徑布置為70+120+120+70=380m。主橋橋面上設(shè)有裝飾拱圈，拱圈跨度為120m，共兩跨。橋梁分兩幅。主橋橋墩為立面呈花瓶狀的圓形空心截面，上寬下窄以曲線過渡。橫橋向布置兩個橋墩(圖1)。擬建場地覆蓋層厚度0-8m，地基土剪切波速310m/s,場地土類型為中硬場地土，建筑場地類別為Ⅱ類，無地震液化土層。基本烈度為七度，設(shè)計基本加度為0.1g，設(shè)計特征周期為0.35s，卓越周期為0.35s。

　　2.2 抗震設(shè)計方法選用

　　新運大橋的單跨最大跨徑為120m，依據(jù)《公路橋梁抗震設(shè)計細則》，該橋為B類的非規(guī)則橋梁，需進行E1地震作用(重現(xiàn)期為50-100年)和E2地震作用(重現(xiàn)期為475-2000年)地震作用下的抗震設(shè)計。在E1地震作用下，結(jié)構(gòu)處于彈性工作范圍，在E2地震作用下，結(jié)構(gòu)進入彈塑性工作范圍。結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)由結(jié)構(gòu)自身特性及輸入的地震動確定。對于一個結(jié)構(gòu)，當?shù)卣鸩ńo定后，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)也就確定了。但由于地震動的隨機性及復雜性，在目前技術(shù)水平下，要準確預測未來某個地區(qū)的地震動特征是很困難的。對大量的一般結(jié)構(gòu)，按地震動方法進行抗震設(shè)計是不經(jīng)濟也不現(xiàn)實的。因此，反應(yīng)譜方法被提出并廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中。故本橋在E1地震作用下采用反應(yīng)譜法進行彈性分析。

　　2.3 抗震設(shè)計方法原理

　　2.3.1 譜分析方法

　　譜分析的方法是在靜力法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，考慮了地震時地面的運動特性與結(jié)構(gòu)物自身的動力特性。反應(yīng)譜理論是以單質(zhì)點體系在實際地震作用下的反應(yīng)為基礎(chǔ)來分析結(jié)構(gòu)反應(yīng)的方法。

　　反應(yīng)譜的基本原理。一單質(zhì)點振子體系由于地面運動位移 引起的單質(zhì)點振子的地震動方程為：

　　對于不同質(zhì)點體系，在選定的地震加速度 輸入下，可獲得一系列的相對位移y(t)、相對速度 、絕對加速度 的反應(yīng)時程曲線，并可從中找到它的最大值，。以不同單質(zhì)點體系的周期Ti為橫坐標，以不同阻尼比為參數(shù)，就能繪出的譜曲線，簡稱反應(yīng)譜[1]。

　　《公路橋梁抗震設(shè)計細則》根據(jù)記錄反應(yīng)譜周期段特征比較，論證周期范圍論證周期范圍可開擴展到10s，并通過823條水平向強地震的記錄統(tǒng)計分析，認為設(shè)計反應(yīng)譜按T-1的速率下降是有足夠安全保障的。

　　廣義單自由度振子的最大反應(yīng)不同時發(fā)生，因此需要適當?shù)姆绞綄⑺鼈兘M合起來，國內(nèi)外許多專家學者對反應(yīng)譜進行大量研究，并提出種種陣型組合方法。SRSS法對于頻率分離較好的平面結(jié)構(gòu)具有較好的精度。CQC法是根據(jù)隨機過程理論導出了線性多自由度體系的陣型組合規(guī)則，較好的考慮了頻率相近時的陣型相關(guān)性，克服了SRSS的不足。

　　3 結(jié)構(gòu)抗震性能分析

　　3.1 結(jié)構(gòu)模型建立

　　用MIDAS軟件建立主橋70+120+120+70范圍內(nèi)(一副)主梁、裝飾拱圈和橋墩的空間模型(圖5)。主橋采用大型球形剛支座，用彈性連接模擬支座的剛度。彈性連接的三個轉(zhuǎn)動慣量不約束，活動支座延活動方向線剛度不約束，固定方向線剛度按允許位移推算剛度。樁基的邊界條件則是采用承臺底六個自由度的彈簧剛度模擬樁土相互作用。這六個彈簧剛度是豎向剛度、順橋向和橫橋向抗推剛度、繞豎軸的扭轉(zhuǎn)剛度和繞水平軸的抗轉(zhuǎn)動剛度。它們的設(shè)計方法與靜力法相同，所不同的是土的抗力取值比靜力大，一般取m動=(2~3)m靜[3]。其中繞豎軸的扭轉(zhuǎn)剛度一般假定為固定約束，不考慮相對變形[2]。

　　3.2反應(yīng)譜分析

　　由于本橋?qū)ωQ向地震作用不是很敏感，故只需考慮順橋向和橫橋向兩個方向的地震作用。水平設(shè)計加速度反應(yīng)譜采用了《公路橋梁抗震設(shè)計細則》中的反應(yīng)譜曲線，其中：Ci=0.5，Cs=1.0，Cd=1.0，A=0.1，Smax=0.1125 。陣型分析方法采用多重Ritz向量法。

　　從順橋向地震作用彎矩圖可以看出，在順橋向地震作用下，中間橋墩順橋向出現(xiàn)較大彎矩，這是由于在中間橋墩上順橋向采用的是固定支座，其它橋墩上順橋向方向為滑動支座，由于此種連接方式，使得順橋向地震力都積聚在此，所以在抗震設(shè)計過程中，約束條件直接影響了地震力的分配。

　　從橫橋向地震作用彎矩圖中可以看出，幾個橋墩的內(nèi)力相差不大，這是因為橫橋向支座的連接方式基本相似，所以水平地震力基本平均的分配給幾個墩柱。

　　根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》和《公路橋梁抗震設(shè)計細則》，作用效應(yīng)組合包括永久作用效應(yīng)+地震作用效應(yīng)。地震作用效應(yīng)按照《公路橋梁抗震設(shè)計細則》5.1.1條，取值。中間橋墩受力最為不利，取其進行偶然荷載作用下的強度驗算。

　　表中軸力負號表示壓，正號表示拉。因為譜分析CQC模態(tài)組合結(jié)果都是正值，所以偶然組合要用加減形式找出最不利內(nèi)力。由于軸壓力對結(jié)構(gòu)有利，所以取其最小組合。

　　從表中可以看出，由于橋梁順橋向左右對稱布置，永久荷載在中間橋墩幾乎沒有產(chǎn)生彎矩。在橫橋向由于裝飾拱圈的偏心作用，永久荷載在墩底產(chǎn)生彎矩，這使組合后橫橋向內(nèi)力較大。

　　4 結(jié)論

　　通過對某連續(xù)梁橋橋進行E1和E2地震作用下的彈性和彈塑性地震反應(yīng)分析，可以得到以下結(jié)論：

　　在E1地震作用下橋墩的強度滿足要求。通過分析，約束形式對地震反應(yīng)內(nèi)力影響較大，可以通過調(diào)整支座的聯(lián)接形式調(diào)整內(nèi)力，使結(jié)構(gòu)受力得到優(yōu)化。另外，裝修拱圈的偏載作用，使偶然組合內(nèi)力橫橋向控制設(shè)計。

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