挡块强度对不规则连续梁桥横向地震响应的影响

发布时间：2019-07-19 11:09

【摘要】：为了研究挡块强度对不规则连续梁桥横向地震响应的影响,基于挡块的简化非线性滞回分析模型,采用动态时程分析法对比研究了挡块强度对桥梁关键部位地震响应及其差异性的影响。在此基础上,以各墩尽可能均匀分担地震力为目标,对挡块强度进行了优化分析。研究表明:随着挡块强度的提高,各墩处主梁位移和支座变形显著减小,但各墩内力、曲率需求不断增大,刚度越大的桥墩增幅越大,导致各墩地震力分配的差异增大;通过在各墩处设置不同强度的挡块,不仅可使各墩剪力需求减小,而且可使各墩剪力需求更加接近,有利于桥墩的抗震安全。

典型不规则连续梁桥Fig．1Atypicalexampleofanonstandardcontinuousgirderbridge

度研究挡块的影响值得商榷。不规则连续梁桥由于自身刚度和质量分布的不均匀，各墩之间的地震响应存在明显的差异，挡块强度的变化势必会改变各墩的刚度分布，造成个别桥墩受力过于集中。鉴于此，本文从不规则连续梁桥各墩地震响应需求的差异性，以及地震力合理分配、保护支座和限制主梁位移等角度出发，探讨挡块强度的影响，并对挡块的最优强度进行了探讨。研究成果可为不规则梁桥的抗震设计与加固提供参考。1分析桥例及有限元模型1.1工程概况某山区高速公路桥梁一联为6等跨小箱梁双幅连续梁桥，单跨长30m。如图1(b)所示，主梁由3片C50小箱梁拼成，桥面总宽12.25m;每片箱梁下安置4个圆板橡胶支座，每侧2个，其规格为:2#、3#、4#和5#墩上GYZ400×99mm，1#和6#墩上GYZ300×85mm。圆形双单柱式桥墩直径为1.5m，高度见图1(a);盖梁高1.5m，顺桥向尺寸为1.2m，横桥向为10.2m，盖梁两侧分别设置一个梯形截面的钢筋混凝土挡块，挡块高0.5m，底边宽0.5m，顶边宽0.3m，长1.2m，根据文献［10］，挡块强度为847kN，为单个桥墩上支座反力之和的37.65%;基础为鐖1.8m的桩柱，下部构造均采用C40混凝土。图1典型不规则连续梁桥Fig．1Atypicalexampleofanonstandardcontinuousgirderbridge1.2有限元模型采用OpenSEES［11］软件建立有限元模型。主梁采用线弹性梁单元模拟;桥墩采用弹塑性纤维梁柱单元模拟，其中，混凝土采用Kent-Scott-Park本构模型，约束混凝土的抗压强度和极限应变等参数根据Mander公式确定;钢筋采用简化的理想弹塑性双线性本构模型。板式橡胶支座结合AASHTO-LRFD［1］和《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02-01—2008)［3］采用相互解耦的4个线弹性连接单元模拟支座在2个水平方向、1个竖向以及绕纵桥向转动

·88·工程抗震与加固改造2015年12月EarthquakeResistantEngineeringandRetrofittingDec．2015地震波沿横桥向输入，不考虑纵桥向和竖向地震作用的影响。为方便表述，分别将其命名为地震波No．1和No．2。图2钢筋混凝土挡块简化滞回模型Fig．2Simplifiedhystereticanalyticalmodelforreinforcedconcreteretainers图3典型桥例的有限元分析模型Fig．3FEanalyticalmodelforthetypicalillustrativegirderbridge图4地震波No．1和No．2加速度时程Fig．4AccelerogramsofgroundmotionsNo．1andNo．22地震反应分析主桥采用双柱墩，，根据结构的对称性，本文选取双柱墩的右侧墩柱进行阐述。此外，下文图中的“初始”、“无挡块”、“固结”、5%、……、30%、35%、50%，分别指的是“实际挡块”、“不设挡块”和“横向固结”，以及挡块强度分别等于其所在桥墩支座反力之和的5%、……30%、35%、50%等分析工况。2.1挡块强度对桥梁位移及变形的影响由图5可知，随着挡块强度的增大，主梁在各墩处的位移值逐渐减小，而位移差却逐渐变大。以3#和5#墩为例，在No．1作用下，当挡块强度由5%增至50%时，3#墩处主梁位移增大了5.97%，5#墩处减少了39.6%;在位移差方面，当没有挡块时，3#墩和5#墩处主梁的位移分别为0.048m和0.055m，几乎一致，当挡块强度分别为5%、50%时，3#墩和5#墩处主梁的位移分别为0.035m和0.025m、0.037m和0.015m，位移差异越来越大。在No．2作用下，尽管规律不如No．1那么明显，但基本趋势是一致的。可见，非规则梁桥主梁横向位移的大小与分布都与挡块的强度密切相关。由图6可知，随着挡块强度的增大，支座剪切变形逐渐减小，且各墩处支座的变形有逐渐接近的趋势。以3#和5#墩为例，在No?
【作者单位】：重庆交通大学土木工程学院;同济大学土木工程防灾国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助(项目批准号:51408089) 交通运输部应用基础研究计划项目(2014319814210) 山区桥梁与隧道工程国家重点实验室培育基地开放基金(CQSLBF-Y14-2)
【分类号】：U442.55

【参考文献】