强震下高墩大跨刚构桥箱梁开裂及地震反应分析

发布时间：2021-02-27 22:49

　　刚构桥主梁设计时一般不考虑地震荷载,因主梁与桥墩为固结形式,实际上主梁会参与承担水平和竖向地震作用。2008年汶川地震中百米高墩的庙子坪大桥主桥为3跨连续刚构桥,出现了箱梁严重开裂等震害。为研究高墩大跨刚构桥箱梁开裂及其地震反应情况,以包括庙子坪大桥主桥在内的3座不同墩高、不同跨径的刚构桥为例,建立从施工阶段到最终成桥全过程分析模型,输入汶川地震等强震记录,接续主梁初始应力进行时程分析。结果表明:在强地震下边跨和中跨合龙段区域处顶板、底板拉压应力较大,边跨1/5～2/5区域及跨中1/4～3/4区域处腹板的主拉、主压应力也较高,局部区域已超出混凝土抗拉强度标准值,易于开裂。墩高对刚构桥的主梁的应力影响最大,跨度其次,主墩越高,跨度越大,主梁的（主）拉、（主）压应力越大。主梁开裂发生时,支座存在破坏可能,桥墩墩底也易开裂及可能屈服,这些与庙子坪大桥主桥震害情况相符。 

【文章来源】：地震工程与工程振动. 2020,40(03)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

桥跨布置及截面构造图(单位:m)

以庙子坪大桥为例介绍有限元建模过程,采用Midas Civil软件进行有限元建模,主梁和桥墩采用空间梁单元,桥梁有限元模型如图2。桥墩底部固接, 不考虑土-结构相互作用。将相邻引桥半跨荷载简化为集中质量,施加在过渡墩顶部。为准确获得主梁截面的初始应力,按照主要悬臂施工流程模拟,对应施加预应力钢筋、挂篮、湿重、桥面铺装等荷载。通过设置弹性连接模拟盆式橡胶支座,纵桥向主梁与支座的摩擦力相对较小,Kx设置为0;主梁和横向挡块之间的间隔仅有10 cm(其中包括7 cm橡胶块),所以横向设置弹性连接,Ky取1×108 kN/m;竖向主梁与支座设置弹性连接,Kz取1×108 kN/m。金沙江大桥、牛栏江大桥的建模方式与庙子坪大桥的基本一致,限于篇幅,不再赘述。

3座桥从悬臂施工阶段到最后成桥后的箱梁截面初始应力如图3,(主)应力拉为正,压为负,下同。因不同的设计荷载、预应力筋配置形式等,3座刚构桥的主梁截面初始应力存在一定差异,但整体上看全截面都处于受压状态,应力趋势基本一致。因牛栏江大桥跨径相对较小,为便于对比,将图3中牛栏江大桥的纵桥向跨径等比例拉长到庙子坪大桥的跨径,下同。3 高墩大跨刚构桥地震反应

【参考文献】：
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本文编号：3054915