大跨度钢管混凝土拱桥地震响应分析

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发布时间：2021-11-21

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[摘要]为了研究桩-土相互作用下大跨度钢管混凝土拱桥的地震反应特征，文中以某钢管混凝土拱桥
为研究对象利用Mides/civil有限元软件建立模型，分析在不同地震输入条件下,考虑基础固结和桩-土相互作
用下两种模型的动力特性及地震反应。结果表明:考虑桩一土相互作用后,体现了土的动力特性对桥梁上部结构
的影响,结构的动力特性得到较好的反应,结构的自振周期有所廷长，并且高阶振型变化比较明显同时各个控制
截面的内力有所减小，但是由于受边界条件的影响，位移响应的故大效应不是很明显。
[关键词]钢管混凝土拱桥:大药度;地震响应;桩-土相互作用
[中图分类号] TU311.3
[文献标识码] B
[文章编号] 1001 - 6864(2015)06 -0043 -02
在进行桩土相互作用的动力分析研究一7中，会
加速度0.35g.特征周期0.55s。桥梁设计安全等级;
涉及到土动力参数和桩土相互作用的计算理论，主要
桥梁结构的设计安全等级为一级,结构重要性系数r.
的理论分析法有有限元法，边界元法,集中质量法,其
=1.1。环境类别;本工程环境类别为I类。立面图如
中由于集中质量法计算简单，特别适用于工程抗震分
图1所示。
析,Penzien模型就是其中的代表，文献[3]提出采用表
面波的谐分析来计算土体的现场剪切波速”。文献
[4]对不同土样的阻尼比和剪切模量，关正美和石伟
强利用动三轴试验进行了研究。文献[5]考虑子系统
法，在土体材料非线性的条件下建立三维分析模型，
中
对群桩及单桩的条件下的桩土相互作用进行分析。
文献[6]基于振动台试验建立了针对桥墩的考虑桩土
图1 大路度钢管很观土供桥立面图(m)
相互作用的平面应变模型。
文中以某大跨度钢管混凝土拱桥的地震下反应
文中主要进行大跨钢管混凝土拱桥的地震响应
为背景，利用Mida/eil有限元模型对比分析了在假
分析,图2为有限元计算模型。
定基础固结和考虑桩土相互作用两种边界约束处理
方式下的动力特性，分析了主梁、主拱以及桥墩的内
力,位移响应。
1工程概况及分析模型
该工程主桥的跨径组合为80m+150m+80m,结
图②大跨度钢管混凝土拱桥有限元计算模型
构型式为连续梁-拱组合桥梁。支点处主梁高7. 0m
(高跨比1/21.4) ,跨中处梁高2. Sm(高跨比1/60)，梁
文中采用提到的Penzien模型进行模拟，Penzien
高按二次抛物线变化。主梁截面形式为单箱三室直厦
模型主要是针对于群桩模型提出的,它将整个群桩
板截面，顶宽28. Sm底宽21.0m。悬臂长3.9m,悬臂
模型简化为一根合成的单桩,通过计算合成单桩的等
端部厚20em,根部厚55em;顶板等厚30em;腹板共有
效面积,抗弯惯性矩，抗扭惯性矩，来表达与原群桩的
40.s5.70cm三种厚度，由跨中到根部分段过渡;底板
受力特性相同。将桩底视为固结，引桥承台则利用约
跨中厚度30em ,按二次抛物线变化。到支点处加厚到
束条件进行简化模拟，地震作用通过弹簧体系将自由
100em。主要技术标准:荷载等级:公路I级,人群荷
场地。文中采用的Penzien模型来模拟桩土相互作用，
载按公路桥梁人群荷载规定采用;抗震标准;桥梁抗
遵循以下两个原则:①土层为弹性介质;②按规范中
震设防类别为A类，EI地震作用取地震峰值加速度
规定的“m”值法来计算土体的弹簧刚度。目前，我国
0. 2g.特征周期0.45s;E2地震作用取地震加速度峰值
桥梁设计工程师常用的一种桩基静力法是" m”值法，