大跨度斜拉桥地震动方向性影响研究

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1、2010年第4期西南公路XINANGONGLU大跨度斜拉桥地震动方向性影响研究1,222李海燕李永乐周凌远(1.成都铁路运输学校成都610081；2.西南交通大学成都610031)【摘要】以大跨度斜拉桥为工程实例，在进行有限元建模及结构动力特性分析的基础上，分别采用规范反应谱法和时程分析方法，研究了地震动方向性对桥梁位移和内力的影响。研究结果表明，当地震动以不同角度入射时，时程分析结构的变化规律与反应谱分析差异较大，抗震时程分析中考虑地震动方向性是必要的。【关键词】斜拉桥，地震动，反应谱，时程分析

2、【中图分类号】U448.27【文献标识码】B柱、中塔柱和下塔柱三部分，自承台顶面至索塔0引言##顶，3索塔高159.93m，4索塔高172.52m。斜拉索全地震作用下，桥梁会发生多种类型的破坏，抗桥共152对，按双索面扇形布置，索距在主梁上为震性能经常是大跨度桥梁设计的控制性因素。随着6.0（3.0）m。在两岸均设有辅助墩，辅助墩由双柱##现代化城市人口的大量聚集和经济的高速发展，对式桩基础组成。仅在4索塔一侧设置交界墩，3索塔交通线的依赖性越来越强，而且一旦地震使交通线一侧设桥台接引道。（如桥梁

3、）遭到破坏，可能导致的生命财产以及间接经济损失也将会越来越巨大。真实地震波传播方向是随机的，桥梁是典型的线状结构，桥跨方向与地震波入射方向的夹角也是随机的。目前国内外规范均考虑了不同方向地震波的影响，但基本都是沿顺桥向、横桥向或竖向加载，这可能并不是最不利3#桥塔4#桥塔的。当地震波与桥跨方向呈某个夹角时可能最不图1结构总体布置图利，不同构件最不利情况时地震动的入射角可能不考虑到本桥主梁宽度较小（25.6m），且两混凝同。本文以大跨度斜拉桥为工程实例，在进行有限土箱的抗扭刚度较大，采用传统的“鱼骨

4、式”模型进元建模及结构动力特性分析的基础上，分别采用规行主梁模拟，“鱼脊”为空间梁单元，表征主梁的力范反应谱法和时程分析方法，研究了地震动方向性学行为，“鱼剌”为刚臂单元，与斜拉索相连。索塔对桥梁位移和内力的影响。各构件均采用空间梁单元，对于变截面的中塔柱和下塔柱加密单元划分，且采用单元中央截面的几何特1有限元建模及结构动力特性分析性。辅助墩和边墩均采用空间梁单元模拟。将斜拉索本文以184m+460m+184m双塔PC梁斜拉桥(如图和“鱼骨梁”的刚臂进行组合，采用带刚臂的杆单元1所示)为工程实例，

5、该桥全长828m，主梁为半漂浮来模拟，以减少系统自由度。水平弹性索采用空间杆体系，在索塔下横梁与梁体间设置弹性水平索。主单元来模拟。计算中考虑带刚臂的杆单元及空间杆单梁的截面形式为分离式双箱梁，主梁中心处高3.3元中轴向力引起的附加几何刚度。米，顶板厚25cm，设2%的双向横坡，梁顶全宽依据上述所建立的空间有限元模型，采用25.0m，梁底全宽25.6m，两分离式箱内缘距8.0m。MIDAS/civil软件对该桥进行了动力特性计算，采用索塔采用H型，设两道横系梁，将索塔分为上塔子空间迭代法计算了前2

6、00阶振型，现列出前10阶自362010年第4期西南公路XINANGONGLU李海燕李永乐周凌远：大跨度斜拉桥地震动方向性影响研究振频率计算结果如表1所示，对称竖弯和扭转振型如内力如图6和图7所示，由图可见，主梁跨中位移和图2和图3所示。内力和桥塔具有相似的变化规律，即当地震动输入大跨度斜拉桥地震动方向性影响研究表1结构动力特性（Hz）方向为横桥向时横桥向响应达到最大，当地震动输阶次频率振型特点入方向为顺桥向时顺桥向响应达到最大。主梁跨中1,222李海燕李永乐周凌远10.299对称横弯竖向位移和轴

7、力在地震动输入方向为顺桥向时达到(1.成都铁路运输学校成都610081；2.西南交通大学成都610031)20.332对称竖弯最大。由图4～图7可见，反应谱分析中桥梁结构响30.415反对称竖弯+纵漂应对地震动输入方向较为敏感，当地震动输入方向【摘要】以大跨度斜拉桥为工程实例，在进行有限元建模及结构动力特性分析的基础上，分别采用#40.4354桥塔双肢同向横弯与结构响应方向一致时结构响应达到最大。规范反应谱法和时程分析方法，研究了地震动方向性对桥梁位移和内力的影响。研究结果表明，当地震动50.49

8、2反对称竖弯+纵漂以不同角度入射时，时程分析结构的变化规律与反应谱分析差异较大，抗震时程分析中考虑地震动方向性3#塔顶顺桥向#120是必要的。60.5063桥塔双肢同向横弯3#塔顶横桥向4#塔顶顺桥向100【关键词】斜拉桥，地震动，反应谱，时程分析70.623对称竖弯4#塔顶横桥向m80【中图分类号】U448.27【文献标识码】B80.675对称扭转/m应60#响90.7014桥塔双肢反向横弯移40100.7023#桥塔双肢反向横弯位20柱、中塔柱和下塔柱三部分，自承台顶面至索塔0