株洲湘江红港大桥主桥抗震性能分析

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1、株洲湘江红港大桥主桥抗震性能分析巩朝，杨美良，杨柯(长沙理工大学土木建筑学院，湖南长沙410076)【摘要】根据桥梁结构抗震理论，借助通用有限元程序Midas／Civil对株洲红港大桥一v型墩拱梁刚构组合体系桥进行了动力特性分析，并采用反应谱分析法计算了地震荷载作用下的位移和内力。研究结果表明：该桥具有足够的抗震能力，其设计符合抗震规范要求，可为类似条件下桥梁的设计与施工参考。【关键词】拱梁刚构组合体系；有限元；反应谱分析；抗震性能【中图分类号】U442．55【文献标识码】A1工程概况⋯y+2ftoy+Y一6g(1)株洲湘江红港大桥是一座集城市交通和城市景观于一式中：阻尼比：c／c，其

2、中c为临界阻尼，定义为c=体的特大型桥梁，跨湘江连接芦淞和天元两区，呈东西走向。2；无阻尼圆频率∞=~／；’。为地面运动加速度。主桥为90m+150in+90m拱梁刚构组合体系，桥面全宽为上述振动方程的解用杜哈美尔积分公式表示为：33．0m，在边跨、中跨均设置两分离拱肋，拱肋采用内倾y(t)=∞^Jf‘0e-(r)sin[∞d(、t—r)]dr(2)3．8141。的提篮钢箱拱，拱轴线为圆曲线，主拱拱圈矢高30in，计算跨径120m，边拱拱圈矢高18in，计算跨径72m，拱肋式中：有阻尼圆频率=41一。对上式分别求一断面为1．5in×2in，主、边拱横向分别设置3道、2道钢箱风次和两次导

3、数，可以得到单自由振子地震作用下的相对速度撑；两主墩均为半径为R=100m的曲线V形撑。吊杆纵向和绝对加速度反应的积分公式：距离为8．0m，每个边拱7排吊杆，主拱设置13排吊杆。现(t)=一旦toJf‘e-{~(t-r)()c。s[∞(￡一f)+。ld．r(3)0、浇刚构施工时分为两幅独立的桥现浇，横向两箱梁翼缘之间设500am湿接缝(后浇桥面板)和横肋。设计荷载：城市一Ap=S．／fi(4)级。地震烈度：Ⅶ度。主桥的总体布置如图1所示。对于一般工程结构而言，其阻尼比较小，所以∞，并本文采用有限元程序Midas／Civil，结合该桥的结构特且相位差也可以忽略不计。因此上面两式可以简化为

4、：点，建立桥梁的空间有限元模型，对其进行自振特性计算，并()=Je-I~o(t-r)6g(r)cos[d(t—r)ldr(5)采用反应谱分析法，进行地震荷载作用下的结构位移和内力计算。(￡)+(f)=＆，fe一∞‘一f()sin【n，d(￡一f)】dr9000(6)由于地震加速度6是不规则的函数，上述积分公式一般要通过数值积分的方法来求得反应的时程曲线。根据反应谱曲线，对于一个单自由度弹性体系，如果已知其自振周29墩3O墩31墩32墩期和阻尼比，就可以从曲线中查得该体系在特定地震记录下图1主桥布置(单位：am)的最大加速度。对于可以近似为单自由度体系规则的桥梁，2反应谱方法的基本原理其

5、最大地震惯性力可以用相应的反应谱求出：作用于结构的实际地震波是由含有一定卓越频率的复F=mSa咄()(彘)。邰㈩杂波组成，当地震卓越频率和结构固有频率相一致时，结构物的动力反应就会变大。不同周期单自由度振子在某一地式中：：为地震系数；卢：为动力放大震记录激励下，可得到体系周期与绝对加速度、相对速度和g‘I6I一相对位移的最大反应量之间的关系曲线，即加速度反应谱、系数。速度反应谱和位移反应谱。由于客观存在的随机因素影响，使得不同地震记录得到的反应谱具有很大随机性、离散性，实际应用的规范反应谱是大量地震记录输入后得到众多反[收稿日期]2009—10—14应谱曲线经统计平均和光滑后而得到的。

6、[作者简介]巩朝(1984～)，男，在读硕士研究生，研究对于单自由度振子，其振动方程为：方向：桥梁新技术、新工艺。180四川建筑第30卷4期2010．08颡渗对于复杂的桥梁结构，无法直接利用单振型反应谱分析振动，横桥向振动为该桥最基本的振动形式，说明该桥面外方法，而需要首先进行振型分解，其在单一水平方向地震作刚度较小。因此设计该桥结构抗震时，应注意横向设计，加用下的动力平衡方程为：强面外稳定。表1桥梁结构的动力特性计算结果【f】{’+【C]{h)+【K]{u)=一【f】{E(8)振型阶次频率(I-Iz)振型特点式中：[】、【C】、【K】为结构的n×n阶质量、阻尼和刚度矩阵；[捌为惯性力

7、指示向量。l0．5518主拱横桥向振动假定结构的跨度不大，结构所有节点均按同一加速度同21．09O0全桥纵桥向反对称竖向振动相位运动。式(8)用振型叠加法求解，可得：31．1647全桥拱肋与主梁横桥向反对称振动41．4035庐山段边拱拱肋横桥向振动2+(_1，2⋯)51．4606红港段边拱拱肋横桥向振动(9)62．3O9O主拱拱肋与主跨梁竖向振动式中：q为振型空间中的广义坐标；【]为第1阶振型72．3566主拱拱肋横桥向反对称振动向量；={【肘