中小跨徑接連梁橋地震力計算

中小跨徑連續(xù)梁橋地震力計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，地震力往往會成為一般中小跨徑橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制性因素，因此較精確的地震力計算對橋梁設(shè)計有著重要意義?，F(xiàn)行《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(JTJ004-89)規(guī)定，對中小跨徑連續(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)譜方法計算，把一個墩相鄰兩跨質(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，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?，各墩受力上也將相互影響，那么?guī)范忽略各墩之間聯(lián)系的計算方法就會產(chǎn)生計算上的誤差。各墩高度及剛度相同時是最符合規(guī)范假定的一種狀況，本文針對這種狀況，采用有限元程序按橋梁整體建模計算方法和規(guī)范的計算方法對各墩等高的橋梁下部進(jìn)行地震力計算，然后做對比分析，供大家參考。1計算資料本文以某運煤專線為例，該運煤專線所經(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計算及對比2.1按規(guī)范簡化為單墩計算按《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(JTJ004-89)公式4.2.2和4.2.6分別計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。計算過程略，結(jié)果見表1：表1按規(guī)范簡化計算公式計算結(jié)果哨墩底彎杏矩碗（劈KN-逗M)妖最大軸暈力鬼（貝K冷N適）菜最小軸胸力商（輸K澤N訊）秤墩底剪磨力思（狗K她N援）妄2驢5垮米高橋菠墩順橋休向計算么367定3玉543絹2脹543芝2虹170購析2織5皂米高橋崇墩橫橋稀向計算傍348捷5港635貝4青447繳8秩276召突1椒0鬼米高橋獲墩順橋閉向計算氧371渴1唱442昂4仰442惱4處375交燃1時0蜘米高橋缸墩橫橋俱向計算很457木6集562何0勝322辨7計843提唱2.攔5熱米高橋件墩順橋遇向計算奸747掃李392匪7爭392細(xì)7桃381療雜2.閃5動米高橋逮墩橫橋除向計算財868立幻355辰4出430其1土537翅2.2用有限元方法按全橋整體建模計算為了兼顧非連續(xù)墩的計算，按2聯(lián)、每聯(lián)5孔考慮，其它數(shù)據(jù)同簡化計算相同。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，順橋向按支座實際彈性模量采用彈性連接約束模擬。圖1橋梁全橋模型連續(xù)梁全聯(lián)質(zhì)量和橋墩質(zhì)量通過定義結(jié)構(gòu)自重向X,Y,Z方向轉(zhuǎn)化，二期鋪裝和護(hù)欄的荷載，通過荷載轉(zhuǎn)化為質(zhì)量。采用反應(yīng)譜法，按順橋向和橫橋向分別計算，只考慮結(jié)構(gòu)恒載和地震荷載的組合。使用MIDAS有限元軟件按全橋整體建模計算橋梁下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力，振型數(shù)量選擇保證振型質(zhì)量參與系數(shù)大于90%。計算結(jié)果為順橋向地震荷載作用下各連續(xù)墩墩底彎矩基本相同，而橫橋向地震荷載作用下各橋墩彎矩相差很大。地震荷載作用下全橋墩底最大彎矩及其對應(yīng)的各項內(nèi)力如表2所示：表2使用MIDAS整體建模計算結(jié)果晌最大彎敗矩具（鉛KN-懷M)棒最大軸甚力午（鈔K弓N攀）膚最小軸剃力辨（手K普N乳）惜墩底剪哄力府（篇K情N引）餅2河5銹米高橋籠墩順橋劃向計算廊373焦3耐543道2晚543盜2灣175決2糞5霧米高橋批墩橫橋辱向計算犯532皂4努618餅8袋337杰8雨420龜1絹0晚米高橋刪墩順橋刊向計算拿387羅6傲443賊0走443蓬0燒392際1調(diào)0俗米高橋哥墩橫橋賞向計算表665倚1執(zhí)649烤7昏358觀9獎114抹3蝶2.君5戚米高橋盞墩順橋芹向計算趙785嚼390喝4賣390耍4呈401訊2.閃5繞米高橋心墩橫橋民向計算習(xí)134主6魔421貓5午358墳3烈8962.3結(jié)果比較表3為對兩種方法計算的墩底最大彎矩值進(jìn)行比較的結(jié)果，結(jié)果表明兩種計算方法在順橋向地震力的計算結(jié)果基本相同，在橫橋向地震力的計算結(jié)果差別較大。表3兩種方法計算結(jié)果比較表拋整體建本模計算夫墩底最職大彎矩壞（駕KN-琴M)魄規(guī)范簡噴化計算斤墩底最傷大彎矩昏（矮KN-蒸M)鵲兩者彎勁矩襯比值估2曠5撥米高橋澇墩順橋性向計算呀373怠3址367引3開1.0恢2安1初0揀米高橋悅墩順橋羊向計算辣387嘴6淘371霧1敬1.0窯4停2.昂5罵米高橋圍墩順橋管向計算糧785獎747決1.0妨5栽2桃5驢米高橋任墩橫橋掌向計算轉(zhuǎn)532蛇4睛348敘5膠1.5熟3塊1絹0收米高橋澆墩橫橋銹向計算感665丙1舒457搏6型1.4警5號2.鴿5槳米高橋朗墩橫橋奶向計算濾134綠6滋868宮1.5叔5結(jié)語1）采用有限元程序按全橋整體建模計算的結(jié)果與規(guī)范的簡化計算方法計算的結(jié)果在順橋向是吻合的，這是因為，梁的軸向變形很小，各橋墩頂在順橋向變形基本相同，簡化計算的假定比較符合實際情況。拋2像）采用獅有限元翠程序按司全橋整摘體建模靜計算的扣結(jié)果與洋規(guī)范的銳簡化計寒算方法佛計算的牲結(jié)果在安橫橋向訓(xùn)差別較澡大，這駕是由于甜橋梁自高身振動德模態(tài)的褲影響，課整體建裕模計算撫的各橋與墩變形伍及受力賴各不相尋同，且到差別較甘大?？裳ㄒ钥闯錾郊词箻驗醵崭叨葟N及剛度項相等，油按照規(guī)劉范的簡毒化計算慨方法忽島略各墩晃之間由肉于上部填結(jié)構(gòu)所被產(chǎn)生的拘聯(lián)系仍沖將產(chǎn)生獄較大的衫誤差。燃這種誤秩差和橋鑼梁的長廉度及上散部結(jié)構(gòu)可的剛度橫有關(guān)，悔而和橋社墩的高著低關(guān)系徑不大。奉3竭）《公擦路工程島抗震設(shè)猶計規(guī)范稅》肯(JT繳J00臉4-8瓜9成)座已使用拖了十幾做年時間筍，規(guī)定鍬的簡化碑計算方縮法和當(dāng)理時的