大跨度连续梁桥的延性抗震分析

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1、2013年8月第8期城市道桥与防洪桥梁结构85大跨度连续梁桥的延性抗震分析王文欣1,2，肖杰，杨立坡。，刘博海。(1．同济大学，上海市200092；2．天津市市政工程设计研究院，天津市300051)摘要：该文阐述了某大跨度连续桥的延性抗震分析。通过对强震区的某大跨连续梁的固定墩采用弹塑性减震耗能装置，可以有效地减小固定墩承受的巨大的水平剪力。在此基础上，对墩柱进行延性抗震设计，并分析比较不同因素对结构延性的影响。结果表明，考虑墩柱的延性可以有效地降低墩柱底部弯矩。配箍率和轴压比对墩柱的延性系数影响较明显，而纵向主筋的配筋率减低，屈服和极限曲率均会降低，对延性系数的影响较小。关键

2、词：桥梁工程；大跨度连续梁桥；延性抗震设计；非线性时程分析中图分类号：U442．5+5文献标识码：A文章编号：1009—7716(2013)08—0085一o4地震分析方法与纵向分析相同。该桥为(100+1600引言+100)m变截面预应力混凝土连续梁桥，桥宽为强度破坏准则是应用最广的传统的破坏准17．25m，采用直腹板单箱单室截面，主跨支点处梁则，不管是基于容许应力法还是基于承载能力极高9．5m，跨中梁高3．5m，梁底按1．8次抛物线变限状态法的结构设计，都需要应用这个准则。但研化。究者在实际地震中观察到，强度不足不一定总是对桥梁进行50a超越概率分别为10％(相当导致结构倒

3、塌，甚至不一定严重破坏；实际上，只于El荷载)和2％(相当于E2荷载)地震分析。加要结构的初始强度能够基本维持，不出现因非弹速度时程曲线(见图1、图2)均由地震部门给出，性变形的加剧而导致强度的过度下降(文献[2】规其中50a的2％和10％超越概率地震加速度时程定构件在经历反复弹塑形变形循环时，抗力下降曲线均分别提供了3条，限于篇幅，均只给出1条不超过初始抗力的20％)，那么结构就能在地震中样本曲线，下面分析根据图1和图2所示的地震幸存，而且震后通常只需要花少量的费用即可修波对结构的作用。复。加速度／埘-2延性抗震设计方法基于上述思想，采用变形I．51破坏准则，即规定一个容许的

4、最大变形为破坏界0．50限值，并要求结构的最大位移反应不超过这个限—0．5值。该破坏准则的形式如下：一l-1．5≤(1)—2051Ol520253035加从变形的角度看，地震造成结构破坏的原因图150al0％超越概率设计地面水平向加速度时程曲线图不外乎两类：一类是地震动激起的结构位移超过加速度，m·s。结构的变形能力，从而导致结构强度和刚度急剧3r———r1—r_r—一⋯——⋯——⋯下降并很快倒塌；另一类是地震动激起结构反复弹塑形变形循环，结构因损伤累积和低周疲劳效应而破坏。应当指出，如果延性结构按照上式所示的变形破坏准则进行抗震设计的，则上述两类破坏情况在预期的地震动下都不可

5、能发生。rf，l。时问／8—l——————一一一一⋯⋯一l02030405060701桥梁结构形式及计算参数图250a2％超越概翠设计地面水平向加速度肘程曲线圈现对某工程大跨连续梁桥进行上述地震分采用SAP2000对桥梁进行空间杆系单元建析。限于篇幅，本文仅给出纵向地震的分析，横向模，墩柱通过承台与各桩之间均采用刚性约束连接；桩土之间考虑水平相互作用，桩土之间土弹簧收稿日期：2013一o4—16作者简介：王文欣(1975一)，男，天津人，高级工程师，从事桥刚度由M法求解。桥梁结构有限元模型见图3所梁工程设计与研究工作。示，图3中25#墩为固定墩。86桥梁结构城市道桥与防洪201

6、3年8月第8期滑动支座的初始刚度。在SAP2000里，弹塑性减震耗能装置和滑动摩擦支座均采用wen弹塑性连接单元来模拟。2延性抗震设计方法如前所述，结构在偶遇地震E2作用下，结构允许发生部分破坏，但经过表面修复后，仍然可以达到正常使用的临界状态。在此状态下，保护层混凝土可以发生严重剥落，但不允许发生横向约束图3连续梁有限兀模型钢筋的断裂和纵向钢筋的压溃屈曲，核心混凝土桥梁在抗震设计时采用弹塑性减隔震装置方要保持完整。可以说，横向钢筋开始发生断裂是桥案，即在固定墩处设置固定盆式支座和弹塑性阻梁墩柱可修复与否的临界条件。对于有横向箍筋尼器并联使用的装置；桥梁遭受地震力时，当地震约束

7、的混凝土，其混凝土极限压应变可以达到力大于固定支座最大水平抵抗力时，固定支座水0．012～0．05之间，为无约束混凝土极限压应变设计平约束失效，转为由弹塑性耗能装置抵抗纵向水值(0．003)的4到16倍，这样可以充分利用钢筋较平地震力，并有效限制墩梁间的相对位移，见图4大的屈服应变，使得结构有较大的塑性转动，从而所示。国内外试验表明，弹塑性减震耗能装置的滞达到结构耗能的目的。文献【1】和文献【4】均规定：回曲线均可以用双线性模式来表示，见图5所示。一u=004十(4)在式(4)中，为约束钢筋