新旧抗震规范下飞燕式桁架拱桥抗震分析.pdf

建世界
2012年第33卷第5期
doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2012.05.026
新旧抗震规范下飞燕式桁架拱桥抗震分析
姜天华,彭义,彭晶蓉,艾丽,龚杰,杨壮
(武汉科技大学城市建设学院,武汉430070)
摘要:选取飞燕式桁架拱桥为研究对象,利用大型有限元分析软件建立全桥模型,分别基于89规范和08细则
中各项规定进行计算、分析和比較。结果表明新、旧抗震规范进行抗震计算结果出入较大,新抗震规范安全保障性更
关键词:飞燕式拱桥;有限元分析软件;新抗震细则;反应谱
Seismic Resistant Analysis of a Flying-swallow-type Arch Bridge
According to New and Old Bridge Seismic Code
JIANG Tian-hua, PENG Yi, Pengjing-rong,Al Li, GONG Jie, YANG Zhuang
(College of Urban Constructin. Wuhan University of Science & Technology, Wuhan430070, China>
Abstract: A flying swallow type arch bridge is selected as research object in this paper. A FEM software is used to
establish a modal of the whole bridge Calculation and comparation is done based on the 2008 and 1989 seismic code
separately. The results show a big difference between the two codes, and the new one provides a better security
Key words: flying swallow type arch bridge; FFM software; new seismic code; response spectrum
20世纪以来,我国发生了多次強烈的地震,造成了包括桥梁在内的一系列民生建设的重大破坏。随着
公路桥梁建设的迅速发展,以及抗震技术的深入研究,针对《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)リ(以下
简称89规范)的不足,交通运输部于2008年8月29日颁布了《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TBO2-01
2008)-2(以下简称08细则),并于同年10月1日开始实施。08细则采用了两水准、两阶段设计,由单一的
强度抗震设计修改为强度和变形双重指标控制的抗震设计;修订了水平设计加速度反应谱,增加了场地系
数、阻尼调整系数、竖向设计加速度反应谱等内容,取消了89规范中概念模糊的综合影响系数,引入了延
性抗震设计和能力保护设计思想,从设计思想上比89规范考虑的更为全面、细致和安全
近年来,国民对桥梁的美观也越来越看重,飞燕式拱桥桥型以其优美的弧线深受大家的喜爱。飞燕式拱
桥不仅外形优美,而且经济适用、承载潜力大,对该类桥的地震反应进行全面研究对保证公路交通的安全有
着重要意义。
工程概况
南昌生米大桥主桥为(75+228+28+75)m双连跨中承式钢管混凝土系杆拱桥,属于刚性拱柔性系杆
告构,主拱采用钢筋混凝土桁架,边拱采用预应力混凝土结构,横梁采用长39m的预应力混凝土结构。主
拱轴线为二次抛物线,主跨矢跨比f/L=1/4.5-4。桥面以上出4根900mm钢管拱组成空间桁架结构,拱
肋高4.6m、宽2.6m。桥面以下为钢筋混凝土结构,拱肋断面为箱型-?。边拱采用悬链线拱,拱肋高
5.0m、宽3.0m,为现浇混凝土拱,外形上做成和主拱相似的形状,其桥型布置图如图1所示
主桥基础采用柱基承台结构形式,其中主墩为28根小2.5m钻孔桩,桩长均为30m,嵌岩22m左右。
收稿日期:2012-08-18.
基金项目:武汉科技大学大学生科技创新基金和湖北省自然科学基金(2011CDR239)
作者简介:姜大华(1971-),副教授.F-mail:wustite@sohu.com
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图1桥型布图
主墩及边墩承台尺寸均为5.6m×14.2m×4.5m,迎水流方向设圆弧形端面,均为钢筋混凝土结构。主
墩及边墩拱座是连接拱与下部基础的重要部件、断面为梯形,高度约为6m,拱座横向张拉预应力钢绞线。
2动力计算模型的建立
为了研究飞燕式桁架拱桥的抗震性能,采用大型有限元软件建立了
?个空间模型,共261个节点,4563个单元,如图2所示,用来进行动m
力特性和地震反应分析
图2动力计算型
3动力特性分析
前面已经建立了生米大桥的动力计算模型,在此对主桥进行动力特性分析。根据08细则6.4.3条,用
多振型反应谱法计算时,所考虑的振型阶数应在计算方向获得90%以上的有效质量。取结构的100阶振
型,采用SRSS方法进行组合。所得到的前10阶振型及振型计算结果见表1,前10阶振型见图3。
(dr
?3第1-1阶振型
表1前10阶自振频率
模态号频率( cycle/s)
说明
模态号频率( cycle/s
说明
0.383
桥面系与主拱圈横向振动
0.677
桥面系与主拱圈竖向振动
0.402
桥面系与主拱圈横向振动
桥面系与主拱圈竖向振动
0.538
主拱圈与桥而系竖向振动
0,706
桥面系与主拱竖向振动
0.578
主拱圈与桥而系横向振动
0.741
桥面系与主拱圈横向振动
桥面系与主拱圈横向振动
0
0.83
主拱圈与桥面系竖向振动
地震动输入比较
根据08细则的相关规定,该桥单跨径为228m,大于150m,将桥梁抗震设防类別确定为A类。A类
桥梁必须进行E1地震作用和E2地震作用下的抗震设计,经计算后确定大桥的场地类別为Ⅱ类。根据细则
规定,阻尼比为0.05的水平设计加速度反应谱由下式确定