上承式大跨度鋼管混凝土拱橋地震反應(yīng)分析

1、第卷第期公路交通科技Vol.No.200年月JournalofHighwayTransptationResearchDevelopment.200收稿日期：收稿日期：2008年3月22日基金項(xiàng)目：國(guó)家杰出青年基金(A類(lèi))，基金編號(hào)：50625927.作者簡(jiǎn)介：張波(1977–)，男，山東淄博人，博士研究生，主要研究方向?yàn)榇罂缍葮蛄号c橋基相互作用，Email：zhangbosdchina@。上承式大跨度鋼管混凝土拱橋地震反應(yīng)分析上承式大跨

2、度鋼管混凝土拱橋地震反應(yīng)分析張波1，李術(shù)才1，楊學(xué)英2，孫國(guó)富1，葛顏慧1，魏建軍3，李傳夫1（山東大學(xué)巖土與結(jié)構(gòu)工程研究中心，山東濟(jì)南250061）(山東城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院，山東濟(jì)南250014)(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，江蘇徐州221008）摘要摘要：為研究上承式大跨度鋼管混凝土拱橋的地震反應(yīng)性能，以大型有限元計(jì)算軟件ANSYS為平臺(tái)，分別以縱向豎向和橫向豎向遷安波與EICentro波作為輸入地震波，對(duì)跨徑為430m的上承式鋼管混凝土拱橋——支

3、井河特大橋進(jìn)行了地震反應(yīng)分析。研究結(jié)果表明：前10階振動(dòng)以側(cè)向振動(dòng)為主，表明橋縱向剛度遠(yuǎn)大于側(cè)向剛度；拱肋抗震設(shè)計(jì)最危險(xiǎn)截面是拱腳截面，地震反應(yīng)內(nèi)力最大；橫向＋豎向地震動(dòng)輸入時(shí)拱肋軸力及彎矩Mz略大于縱向＋豎向地震動(dòng)輸入時(shí)，相差幅度不大，但橫向＋豎向地震動(dòng)輸入時(shí)彎矩My遠(yuǎn)大于縱向＋豎向地震動(dòng)輸入；在橫向＋豎向地震動(dòng)輸入下最危險(xiǎn)截面――拱腳處的地震反應(yīng)軸力內(nèi)側(cè)拱肋大于外側(cè)拱肋。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：橋梁工程地震反應(yīng)分析ANSYS上承式鋼管混凝土拱

4、橋支井河特大橋中圖分類(lèi)號(hào)中圖分類(lèi)號(hào)：U448.22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ATheSeismicResponseAnalysisofDecktypeLongSpanCFSTArchBridgeZHANGBo1LiShucai1YANGXueying2SUNGuofu1GEYanhui1WEIJianjun3LIChuanfu1(GeotechnicalStructuralEngineeringResearchCenterShongUniv

5、ersityJinan250061China)(ShongUrbanConstructionVocationalCollegeJinan250014，China)(ChinaUniversityofMiningTechnologyXuzhou221008China)Abstract:IndertostudytheseismicresponseofdecktypelongspanCFST(concretefilledsteeltube)a

6、rchbridgethedecktypeCFSTarchbridge—ZhijingheGreatBridgewith430mspanwasanalyzedwithcomputationprogramANSYSwhichtheQiananseismicwaveEICentrowaveweretakenastheinputwaves.Theresultsshowthatmostvibrationsinthefirst10stepsarei

7、nthecrossdirectionofbridgewhichindicatesthatstiffnessinlengthwisedirectionofbridgeislargerthanthatincrossdirectionofbridge.Thesectionatarchspringingisthemostdangeroussectioninseismicresponsewhichhasthelargestseismicrespo

8、nsememberfces.AlthoughtheaxialfcemomentMzofarchribwithcrossverticaldirectionsinputseismicwavesarealittlelargerthanthosewithlengthwiseverticaldirectionsinputseismicwavesthemomentMywithcrossverticaldirectionsinputseismicwa

9、vesaremelargerthanthosewithlengthwiseverticaldirectionsinputseismicwaves.Theaxialfcesofinnerarchribatthemostdangeroussection—archspringingwithcrossverticaldirectionsinputseismicwavesarelargerthanthoseofoutarchrib.Keywds:

10、bridgeengineeringseismicresponseanalysisANSYSdecktypeCFSTarchbridgezhijingrivergreatbridge0引言引言鋼管混凝土拱橋的首次應(yīng)用是1937年前蘇聯(lián)在列寧格勒用集束小直徑鋼管混凝土做拱肋建造了跨經(jīng)為110m的拱梁組合橋，自從1990年我國(guó)建成第一座鋼管混凝土拱橋――四川旺蒼東河大橋(主橋全長(zhǎng)244.03m)以來(lái)，鋼管混凝土拱橋在我國(guó)得到了迅猛發(fā)展，如萬(wàn)縣

11、長(zhǎng)江公路大橋(主跨420m，全長(zhǎng)856m)廣州丫髻沙大橋(全長(zhǎng)512m)巫峽長(zhǎng)江大橋(主跨460m)南縣茅草街大橋(跨徑356m)等。鋼管混凝土拱橋的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是跨度大，這就給橋的抗震設(shè)計(jì)提出了更高的要求，我國(guó)公路抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[1]規(guī)定只適用于主跨不超過(guò)150m的梁橋和拱橋，對(duì)特殊抗震要求的建筑物和結(jié)構(gòu)公路交通科技第卷由表1可以看出，前10階振動(dòng)以側(cè)向振動(dòng)為主，表明橋縱向剛度遠(yuǎn)大于側(cè)向剛度。5地震時(shí)程分析地震時(shí)程分析動(dòng)態(tài)時(shí)程分析法是隨著

12、強(qiáng)震記錄的增多和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的，是公認(rèn)的精細(xì)地震分析方法。目前，大多數(shù)國(guó)家除對(duì)常用的中小跨度橋梁仍采用反應(yīng)譜法計(jì)算外，對(duì)重要、復(fù)雜、大跨的橋梁抗震計(jì)算都建議采用動(dòng)態(tài)時(shí)程分析法[1012]，本文采用動(dòng)態(tài)時(shí)程分析法對(duì)支井河特大橋進(jìn)行地震反應(yīng)分析。本文分別取遷安波與EICentro波為輸入地震波，其最大水平加速度調(diào)整為0.2g最大豎向加速度調(diào)整為0.12g，地震動(dòng)輸入分別采用橫橋向豎向、縱橋向豎向兩種輸入方式，輸入地震波加速

13、度時(shí)程圖見(jiàn)圖2、圖3。地震輸入下拱肋的地震反應(yīng)內(nèi)力及位移結(jié)果見(jiàn)圖4－圖10。圖2遷安波水平加速度時(shí)程Fig2Hizontalaccelerationtimehistyofqian’anwave圖3EICentro波水平加速度時(shí)程Fig.3HizontalaccelerationtimehistyofEICentrowave圖4拱肋軸力包絡(luò)圖Fig.4AxialfceEnvelopeofarchrib圖5拱肋彎矩My包絡(luò)圖Fig.5Mom