地震作用下先简支后桥面连续梁桥支座损伤分析-论文.pdf

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1、第27卷第3期石家庄铁道大学学报(自然科学版)Vo1．27N。．32014年09月JOURNALOFSHIJIAZHUANGTIEDAOUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Sep．2014地震作用下先简支后桥面连续梁桥支座损伤分析刘聪(天津市市政工程设计研究院，天津300051)摘要：先简支后桥面连续梁桥是我国3"-前大量应用的一种桥梁结构形式。现采用Sap2000有限元软件建立了梁桥的非线性动力模型；根据支座损伤指标，采用IDA方法进行梁桥支座的损伤分析。计算结果表明，连接墩支座损伤比中间墩支座损伤要大，且场地越软弱越容易发生支座破坏，建议对于三四类场地加大支承

2、长度。关键词：先简支后桥面连续；支座损伤；IDA；场地中图分类号：U448．21文献标志码：A文章编号：2095—0373(2014)03—0008—050引言目前我国城市高架道路及高速公路上的桥梁结构，20—50m的中等跨径的先简支后连续梁式桥占有举足轻重的地位。该种桥梁在汶川大地震中受到严重破坏，距震中较近的213国道和都汶高速上桥梁震害最为典型和严重。庙子坪大桥引桥采用先简支后桥面连续的结构形式，跨度为50m，汶川地震中由于梁、墩相对位移过大，引桥第5跨伸缩缝处墩梁相对位移大于搭接长度，造成引桥落梁¨。我国现有的大约二十万座公路桥梁有相当部分位于地震多发地带，严峻的地震形势

3、让我们有理由为这些桥梁的抗震性能担忧。地震荷载作为一种随机荷载，具有不可预见性J。针对墩高10nl的典型中等跨度的桥面连续简支梁桥采用能力与需求比的方法对其支座破坏过程进行分析，从而得出支座在不同地震强度下的破坏情况。这项工作既可服务于现有梁桥的抗震加固J，又可以为这类体系梁桥的抗震设计提供必要的参考。1模型的建立选取具有代表性的某座典型先简支后桥面连续梁桥进行支座损伤分析。桥型布置为4×25In+4×25m+4×25nl先简支后桥面连续，其中第二联作为分析联，对应的桥墩号为4—8号，其余两联作为边界联使用，4号和8号墩为连接墩，联与联之间的伸缩缝采用D80伸缩缝，采用双柱式桥墩

4、。主梁采用小箱梁，桥宽16．85m，桥型布置如图1所示。4×2500．4×2500．4x2500D80伸缩缝0D80伸缩缝_~I50WDI401[D140][D140DI40I[D1401TD140D1414D14D141t一晔；!ijjii《；iiiii图1典型先简支后桥面连续梁桥桥型布置图(单位：cn1)一般情况下，在建立模型时主要考虑桥梁结构的动力模型能够真实反映结构的动力特性，所以，必须DOI：10．13319／j．enki．sjztddxxbzrb．2014．03．02收稿日期：2013—11—29作者简介：刘聪男1987年出生助理工程师第3期刘聪：地震作用下先简支后桥

5、面连续梁桥支座损伤分析9真实地模拟桥梁结构的刚度和质量以及阻尼的分布，也就是要真实描述各构件的几何和材料特性以及构件的边界连接条件。主梁的设计主要由运营荷载控制，地震作用下一般不发生自身震害，而抗震设计一般也希望上部结构基本保持弹性，因此，建模分析时不采用比较复杂的三维实体单元或板单元，而是采用能够反映上部结构质量分布和刚度特征的简化的梁单元模拟j。通常桥墩也可以离散为空间的梁单元，只是单元的划分要恰当，桥墩的刚度取有效刚度即桥墩截面开裂后刚度。为了考虑板式橡胶支座和梁底或者墩顶的滑动效应_4J，板式橡胶支座用双线性模拟，F为滑动支座水平方向的滑动临界力，K为支座的初始剪切刚度，

6、如图2所示。将各单桩分为若干个单元，从上到下前20m每1m一个单元，之后每2m一个单元，将这段桩基对应的两个水平方向弹簧加在该单元的中心点，桩底固结。2地震动输入为了对典型梁桥进行抗震性能评估，从太平洋地震工程中心选取二类和三类场地波各8条，地震波信息如表1所示。表1地震动信息3支座损伤指标的建立主梁与支座间的相对位移越大，支座就越容易发生脱空，从而造成支座破坏甚至落梁。所以采用墩梁相对位移作为研究对象，考察支座在实际地震中的损伤程度。图3为联与联连接处墩梁搭接构造示意图。桥面板，●________一’图2滑动支座水平力和位移模型图3墩梁纵向搭接构造示意图以地震过程中墩、梁相对位

7、移△作为支座的损伤指标。如图3所示，d为支座一侧边缘与支承钢板边缘的距离，d为支座中心线与支承钢板边缘的距离，d，为主梁边缘与支座边缘的距离，而为支座能承受的最大容许变形或者是橡胶支座与墩梁间无滑动的最大变形。(1)若地震过程中墩、梁相对位移A≤d。，表示支座的位移小于最大容许变形并且小于橡胶支座与墩梁间无滑动的临界变形。支座处于正常工作范围内，支座无损伤。(2)当主梁与桥墩产生相对运动的位移d。<△≤do+d，时，表明支座产生了滑动，震后支座可能残留较大的剪切变形，定义此时支座