中小跨徑連續(xù)梁橋地震力計(jì)算

中小跨徑連續(xù)梁橋地震力計(jì)算引言中小跨徑橋梁在公路橋梁中占有多數(shù)，地震烈度在8度以上時(shí)，地震力往往會(huì)成為一般中小跨徑橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制性因素，因此較精確的地震力計(jì)算對(duì)橋梁設(shè)計(jì)有著重要意義?，F(xiàn)行《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ004-89)規(guī)定，對(duì)中小跨徑連續(xù)梁橋，橫橋向各墩分擔(dān)的地震荷載均按單墩模型用反應(yīng)譜方法計(jì)算，把一個(gè)墩相鄰兩跨質(zhì)量的一半集中在墩頂，忽略各墩之間由于上部結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的聯(lián)系。在各墩高度及剛度相差較大時(shí)，按規(guī)范算法，其墩頂位移只和各自橋墩的高度及剛度有關(guān)，但實(shí)際上，由于上部連續(xù)梁的聯(lián)系作用，各墩頂?shù)奈灰剖窍嗷ビ绊懙模鞫帐芰ι弦矊⑾嗷ビ绊懀敲匆?guī)范忽略各墩之間聯(lián)系的計(jì)算方法就會(huì)產(chǎn)生計(jì)算上的誤差。各墩高度及剛度相同時(shí)是最符合規(guī)范假定的一種狀況，本文針對(duì)這種狀況，采用有限元程序按橋梁整體建模計(jì)算方法和規(guī)范的計(jì)算方法對(duì)各墩等高的橋梁下部進(jìn)行地震力計(jì)算，然后做對(duì)比分析，供大家參考。1計(jì)算資料本文以某運(yùn)煤專線為例，該運(yùn)煤專線所經(jīng)地區(qū)為地震較為活躍的地區(qū)，頻率高，震源淺，地震動(dòng)峰值加速度為0.20g，相當(dāng)于地震基本烈度Ⅷ度。本算例選取橋型上部結(jié)構(gòu)為30米跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)小箱梁，由四片梁組成，橋面寬12m，下部為雙柱式橋墩，連續(xù)墩上設(shè)置板式橡膠支座，橋臺(tái)及非連續(xù)墩設(shè)置滑板式橡膠支座，墩底固結(jié)。相關(guān)參數(shù)取值為：地震烈度8度，水平地震系數(shù)0.2，場地類別=2\*ROMANII類，場地卓越周期0.35S，重要性修正系數(shù)1.3，綜合影響系數(shù)0.35。2計(jì)算及對(duì)比2.1按規(guī)范簡化為單墩計(jì)算按《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ004-89)公式4.2.2和4.2.6分別計(jì)算橫橋向和順橋向地震力，為尋找規(guī)律，分別以25、10、2.5米的等高墩計(jì)算，柱徑均為1.8米。將相鄰兩跨橋梁的一半上部結(jié)構(gòu)、橋面鋪裝、護(hù)欄恒荷載按集中荷載施加于蓋梁上，且距蓋梁頂面0.8米。計(jì)算過程略，結(jié)果見表1：表1按規(guī)范簡化計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果胃醬墩底彎矩?cái)嚕ㄖvKN-M)晚最大軸力今（諷K懼N閘）贏最小軸力歪（兩K閱N祖）注墩底剪力他（勒K納N繳）批2發(fā)5投米高橋墩順橋識(shí)向計(jì)算既3673就5432羞5432躺170釋2思5守米高橋墩橫橋件向計(jì)算磨3485輔6354乏4478旋276漢1刪0兇米高橋墩順橋枕向計(jì)算臣3711勤4424倦4424地375社1陡0濾米高橋墩橫橋通向計(jì)算納4576潮5620偷3227離843搏2.余5投米高橋墩順橋斯向計(jì)算巖747膨3927塊3927巧381勤2.切5硬米高橋墩橫橋屠向計(jì)算芬868鴿3554袍4301洲5372.2用有限元方法按全橋整體建模計(jì)算為了兼顧非連續(xù)墩的計(jì)算，按2聯(lián)、每聯(lián)5孔考慮，其它數(shù)據(jù)同簡化計(jì)算相同。全橋有限元分析模型如圖1所示,模型中主梁、橋墩均采用空間梁單元進(jìn)行模擬，上部建立為梁格模型。為和規(guī)范的簡化計(jì)算統(tǒng)一，梁墩之間橫橋向采用剛性連接約束模擬，順橋向按支座實(shí)際彈性模量采用彈性連接約束模擬。繭圖備1濫媽橋梁全橋模型法連續(xù)梁全聯(lián)質(zhì)懼量和橋墩質(zhì)量脈通過定義結(jié)構(gòu)嶄自重惹向鈴X,Y,叢Z購方向轉(zhuǎn)化，二累期鋪裝和護(hù)欄劈的荷載，通過芒荷載轉(zhuǎn)化為質(zhì)枝量。采用反應(yīng)嚼譜法，按順橋囑向和橫橋向分匪別計(jì)算，只考憤慮結(jié)構(gòu)恒載和絮地震荷載的組撈合。使勞用漲MIDA隔S北有限元軟件按駝全橋整體建模窄計(jì)算橋梁下部態(tài)結(jié)構(gòu)內(nèi)力，振搖型數(shù)量選擇保辜證振型質(zhì)量參倒與系數(shù)大獎(jiǎng)于爽90廁%雪。計(jì)算結(jié)果為瓜順橋向地震荷竟載作用下各連勤續(xù)墩墩底彎矩荒基本相同，而銜橫橋向地震荷奪載作用下各橋貧墩彎矩相差很膀大。地震荷載溫作用下全橋墩惜底最大彎矩及哭其對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)噸內(nèi)力如拌表充2餅所示：家表屑2斯乳使俊用病MIDA跟S超整體建模計(jì)算覺結(jié)果閱最大彎矩吧（憐KN-M)垮最大軸力庫（贏K定N位）系最小軸力浙（惱K臂N曉）富墩底剪力?。ㄖSK涂N輪）迅2紹5婚米高橋墩順橋公向計(jì)算佩3733岸5432臘5432麥175替2猴5碼米高橋墩橫橋輪向計(jì)算煌5324橡6188杏3378尸420柄1勢0丑米高橋墩順橋鋸向計(jì)算扭3876逼4430譜4430童392都1持0使米高橋墩橫橋針向計(jì)算輩6651油6497而3589窩1143纏2.預(yù)5服米高橋墩順橋朋向計(jì)算閃785拋3904跪3904閑401熄2.離5遠(yuǎn)米高橋墩橫橋撓向計(jì)算筆1346游4215斥3583逗896策2.讀3憤結(jié)果比較臂表側(cè)3損為對(duì)兩種方法婚計(jì)算的墩底最蓋大彎矩值進(jìn)行滔比較的結(jié)果，簽結(jié)果表明兩種舅計(jì)算方法在順懷橋向地震力的焦計(jì)算結(jié)果基本襲相同，在橫橋莊向地震力的計(jì)慎算結(jié)果差別較類大。衰表且3雜養(yǎng)兩種方法計(jì)算回結(jié)果比較表斃整體建模計(jì)算輕墩底最大彎矩伶（衫KN-M)低規(guī)范簡化計(jì)算債墩底最大彎矩義（雹KN-M)傍兩者彎矩鉗比值員2蜘5寸米高橋墩順橋譜向計(jì)算房3733嫩3673違1.02迎1勉0迫米高橋墩順橋藏向計(jì)算拉3876聚3711案1.04尸2.己5仆米高橋墩順橋問向計(jì)算同785與747拒1.05喬2肆5應(yīng)米高橋墩橫橋視向計(jì)算爛5324蜜3485恨1.53學(xué)1擱0版米高橋墩橫橋顛向計(jì)算仙6651段4576床1.45敞2.論5呼米高橋墩橫橋愚向計(jì)算爽1346臉868腦1.55結(jié)語厚1闖）采用有限元乒程序按全橋整厘體建模計(jì)算的侮結(jié)果與規(guī)范的構(gòu)簡化計(jì)算方法汽計(jì)算的結(jié)果在晴順蕩橋向是吻合的奔，這是因?yàn)?，裹梁的軸向變形尚很小，各橋墩愈頂在順橋向變妨形基本相同，劇簡化計(jì)算的假教定比較符合實(shí)網(wǎng)際情況。伸2券）采用有限元稱程序按全橋整白體建模計(jì)算的駐結(jié)果與規(guī)范的趟簡化計(jì)算方法催計(jì)算的結(jié)果在壟橫橋向差別較沈大，這是由于慮橋梁自身振動(dòng)搬模態(tài)的影響，樸整體建模計(jì)算貿(mào)的各橋墩變形戲及受力各不相晉同，且差別較俗大?？梢钥闯鰡杓词箻蚨崭叨刃蛹皠偠认嗟?，饒按照規(guī)范的簡伴化計(jì)算方法忽阿略各墩之間由億于上部結(jié)構(gòu)所喉產(chǎn)生的聯(lián)系仍逃將產(chǎn)生較大的感誤差。這種誤徒差和橋梁的長錄度及上部結(jié)構(gòu)稻的剛度有關(guān)，璃而和橋墩的高遭低關(guān)系不大。厲3統(tǒng)）《公路工程脂抗震設(shè)計(jì)規(guī)范碰》擇(JTJ00區(qū)4-89橡)詞已使用了十幾蛋年時(shí)間，