宁江松花江特大桥主桥地震安全性评价与抗震设计.pdf

2013年第3期
西南公路 KINANGONGLL
宁江松花江特大桥主桥地震安全性评价与抗震设计
陈维郭明洋2韩阳军杨忠
(1.吉林省交通规划设计院,2.吉林省高等级公路建设局长春130021)
摘要」宁江松花江特大桥位于吉林省松原市,地震烈度Ⅷ度区,主桥结构采用四塔单索面矮塔斜拉
桥结构,大桥桥位处建设条件复杂,抗雭要求高。个绍了宁江大桥的地震安全性评价及抗震设计过程,可以
为类似工程谖计提供参考。
【关键词】抗震结枘体系;方橐比选;抗震分析
中图分类号)U442.5
【文献标识码】A
级为一级,环境类别Ⅱ类。历史地震对桥址的最大影响
工程概况
烈度为Ⅷ度,桥址处工程场地为Ⅲ类场地(见图1)。
宇江松花江特大桥位于大庆至广州高速公路吉林省
①
5000
境内解放至二莫段,桥梁全长2236m,与路线交角90°。
主桥采用跨径95+3×150-95m四塔単索面预应力混凝土
矮塔斜拉桥。主桥下部结构主墩采用单薄壁式墩,主桥
图1主桥总体布置图(单位:cm)
边墩采用柱式墩。基础采用钴孔灌注桩基础,桩顶均
设置承合与桥连接。可桥起点为940m装配式2主桥地震安全性评价
应力混凝土简支转连续T梁,终点侧为28x40m装配式
按照《中华人民共和国防震减灾法》和《地震
预应力混凝土简支转连续T梁和30+48+30m变截面预安全性评价管理条例》的有关规定,宁江松花江特
应力混凝土连续箱梁,简支转连续T梁连孔形式为大桥工程需要进行专门的工程场地地震安全性评价
3x4(0m和4x40m一联;桥墩采用圆柱式墩,基础采用工作,并按照评价结果进行抗震设防。根据《工程
钻孔灌注桩基础;桥台采用肋板式台,基础采用钻孔场地地震安全性评价》(GB17741-2005)的要求,
灌注桩基础。桥宽26.5m,设计荷载公路-Ⅰ级,安全等本项目的技术思路可用如图2的框图表示。
公路桥梁抗震设计细则( TTG/TB02-01-2008)
区域、近场、场区地和地质构造调査
重现期2000年、475年、100年、50年的基岩
地宸区带划分地震
潜在震源区划分地震
地表设计地震动参数、设计地震动时程
活动性参数
活动性参数
根据工程特性选取适合本区的
地震动加速度衰减关系
地震危险性概率分析
基岩设计地震动参数
基岩地震动
场地地反
场地地震工程
(峰值加速度、反应谱)
时程合成
应分析模型
地质条件调査
场地土层地篾反应分析
场地设计地动参数
场地地宸地质
(峰值加速度、反应谱
灾害评价
图2地震安全性评价技术路线框图
39
西南公路
表1工程场地不同重现期地表水平向设计地震动参数表
3主桥抗震设计
重现期4(x?A.ro7a.k
2000年351260.10.900.9310.35810
设计选定主桥2“桥墩与主梁固接,其它桥墩梁
475年226
2.60.10.600.6010.2301.0
墩之间采用滑动盆式支座。为使桥墩在横向地震作
100年117
2.60.110.5010.31「0.11911.0
用下多个桥墩共同承担上部结构的地震力,0°、1"、
4、5“桥墩橫桥向与主梁采用弹塑性阻尼装置连
依据《公路桥梁抗震设计细则》,E1地震作
接。设计选定2桥墩(固结墩)与各主塔根部作为
用,重现期约为50~100年,本次计算取重现期100
延性构件,常遇地震作用下为弹性构件,罕遇地震
年。按纵桥向和横桥向分别输人加速度反应谱计算
作用下进人塑性状态,耗散地震能量,减小地震作地晨响应。根据加速度反应谱曲线函数得加速度曲
用对整个结构的破坏
线图形如图4所示。
3.1403
4主桥抗震分析
L408
根据《公路桥梁抗震设计细则》,本桥为B类非
.61408
规则桥梁。主桥采用E1和E2二水平设防,E1和E2地
t408
震的重现期分別取100年和2000年。E1地震作用下采
用多振型反应谱法,E2地震作用下采用非线性时程
0.l14075
0.010,511.011.S12.012,S13.013,514014,5L5.015,5!6
法进行抗震分析。动力计算有限元模型见图3。
图4加速度反应谮曲线
分析采用多重里兹向量法,X、Y、Z各取25阶向
量,三个方向的累计振型参与质量分别达到了100%、
图3动力分析有限元模型
99.99%和93.7%。结构前10阶动力特性见表2。
4.1E1地震作用反应谱输入
表2结构前]0阶周期与振梨
工程场地设计地震动加速度反应谱取为:
振型阶数周期)频卒(h
关键振型特征描述
S(7)=A-B(7
2.610310.3831主梁竖向一阶对称振动
其中:A为设计地震动峰值加速度,风)为设
1040.5248主梁竖向一阶反对称振动
计地震动加速度放大系数反应谱,且有
1.40570.7114主梁竖向二阶对称振动
4
1.17840.8486主梁竖向三阶对称振动
T<0.04
0.86441.1569主梁竖向二阶反对称振动
0.82
主梁向叫阶对称振动
T-0,.04
1(B。-1)
0.04≤T≤T
7-0.04
710~01711262主塔对称向振动
B(T)=
0.7481.3426主塔反对称侧向振动
T10.724411.3805主梁侧向振动
0.61371.6295主梁竖向三阶反对称振动
Bn
4.2E2地震作用地震动时程输入
式中,T为反应谱周期,Bn为放大系数反应谱
桥址地表设计反应谱为目标谱进行人造地震
最大值,7为第一拐点周期,7为反应谱特征周期。
动合成。结合适应工程场地区域地震活动特征的强
结合桥址匸程场地地表处重现期为2000年
度包络函数,采用拟合目标函数的三角级数叠加法
475年、100年概率水准下(阻尼比为5%)的计算地合成地震加速度时程。在每一概率水平下合成了多
表加速度反应谱结果(见表1),从统计意义上得到
条枏互独立人造地震动时程,并从中选出7条最不相
相应的拟合曲线,作为工程场地地表水平向5%阻尼关的时程作为合成结果。重现期2000年的典型地震
比设计地震动加速度反应谱。
加速度时程曲线如图5所示。
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