文档介绍：初探高墩桥梁纵桥向减震设计方法
初探高墩桥梁纵桥向减震设计方法
摘要:对于高墩桥梁或桥梁基础为软土的情况,采用减隔震支座减震效果并不明显,甚至还可能放大结构地震反应。黏滞性阻尼器造价高、构造复杂、后期养护量大,目前主要用在大跨度斜拉桥、悬索桥塔梁连接处,控制大跨度桥主梁位移。文章将重点介绍高墩桥梁纵桥向减震设计方法,以供同行参考。
关键词:桥梁;高墩;有限元;减震;纵向
中图分类号: K928 文献标识码: A
前言
国内外大量研究同时也表明:由于高墩桥梁,墩身高、自振周期长,采用常规减、隔震支座的减隔震技术显然已不适用,应结合高墩桥梁的动力反应特性,寻求新的减震技术和措施。本文对高墩桥梁新的减震技术及其设计方法进行一些初步探讨。
1、分析模型及地震波记录

算例以某大桥的一联连续刚构为原型,适当修改作为计算模型。墩柱采用三维弹性梁柱单元模拟,墩身质量堆聚在相应的节点上,底端固结,各墩顶端与主梁固结。主梁采用三维弹性梁单元模拟,单元质量堆聚在单元两端节点,分别建立80m等墩高、40m-60m-80m-60m-40m墩高对称和60m-80m-80m-60m-40m墩高非对称三种连续刚构联计算模型。三种计算模型上部结构完全相同,跨径布置均为50m+2×80m+50m。
研究纵向地震反应规律时,三种模型墩梁全固结,而减震研究时,墩高为40m和60m墩全部采用滑动支座或滑动支座加钢悬臂阻尼器连接。采用通用的结构有限元程序SAP2000进行计算,混凝土结构的阻尼采用瑞利阻尼,即用质量刚度比例阻尼直接定义混凝土结构的阻尼矩阵。其中主梁和墩柱采用空间弹性梁单元模拟,各墩墩底、墩顶和墩中部设置弯矩铰,滑动支座用非线性的连接单元(Wen塑性单元)模拟,滑动支座加钢悬臂阻尼器采用Kine-matic多线性弹塑性单元模拟。由于模型的塑性铰和支座单元在强震作用下表现出明显的非线性特性,模态分析将不再适用,故采用直接积分法求解非线性的增量运动方程。

由于地震动的随机性,根据不同的地震动参数,如震级、加速度峰值(PGA)、特征周期等选取表1所示的5条地震波和北京至昆明高速公路四川境内雅安至泸沽段栗子树大桥场地反应谱匹配的三条地震波。

2、高墩桥梁纵向地震反应规律
采用表1中8条地震记录,、,对等墩高、对称和非对称三种模型进行非线性时程分析,研究三种模型在不同地震水平下的线性和非线性地震反应规律。各模型不同地震水平下的位移、剪力和弯矩反应,取8条地震波时程反应的平均值。

纵向地震时,等墩高模型主梁为一致纵向侧移,不同点位移反应相同,且随地震强度水平增大而增大。各墩弯矩反应变化规律较为一致,,而
,明显呈非线性,观察各M铰发现,P0、P4墩底和P1、P3
墩墩底以及墩顶发生塑性转动,说明该区域形成塑性铰,剪力变化规律同弯矩基本一致。

纵向地震时,对称模型主梁为一致纵向侧移,不同点位移反应相同,且随地震强度水平增大而增大。各墩弯矩反应变化规律有较大的差异,P2墩随地震强度水平的增大呈线性变化,而P0、,弯矩变