河源市万绿湖大道主桥地震力计算

2022-12-24

1 工程概述

河源市万绿湖大道跨京九铁路立交桥跨越京九铁路正线, 且跨越河源铁路货场, 与京九铁路相交里程K2174+170;跨线桥与京九铁路正交, 与河源货场铁路货II线成约64.2°斜交。主桥平面位于R=1960m右偏圆曲线上, 纵断面位于R=2200m凸形竖曲线上, 引桥平面位于缓和曲线上。万绿湖大道跨京九铁路立交桥主线桥起点桩号K0+312.3, 终点桩号K0+589.2, 全长276.9m。

万绿湖大道主桥采用 (32+55+53+32) m四跨全预应力混凝土变高度单箱双室连续箱梁, 按A类预应力混凝土构件设计。混凝土采用C50, 主桥梁底下缘按二次抛物线变化;采用双柱式墩, 墩间设置系梁, 3号墩为制动墩。文中主要介绍了主桥的墩身、基础部分的抗震计算。根据《公路桥梁抗震设计细则》JTG/T B02-01-2008, 运用MIDAS有限元程序, 采用反应谱分析方法计算地震力, 以便为抗震设计提供依据。

2 动力反应分析方程

根据达朗伯原理, 全桥按照有限元法离散后, 桥梁结构有限元动力平衡可表示为:

2.1 模型建立

全桥有限元分析模型:模型中梁、桥墩、承台均采用空间单元进行模拟, 梁与墩之间采用刚性连接释放约束模拟, 桩顶与承台底采用刚性连接, 桩底固结, 桩侧土对桩的约束采用m法, 将土视为具有地基系数随深度成正比增长的弹性变形介质, 沿桩身每米设置一双向弹簧, 弹簧刚度K=m×y×a×b, 式中m为按规范取的地基比例系数, y为埋深, a为桩身节点间距, b为桩基础计算宽度。

2.2 自震特征值结果

由计算模型所示的有限元分析模型计算得到的桥梁前50阶震动频率, 同时给出了前10阶振型, 如下表所示。由表中可以看出, 桥梁的基本频率为0.31Hz, 基本周期为3.21s, 基本振型为顺桥向振动。

2.3 地震荷载计算及结果

本地区建筑抗震设防烈度为6度, 设计地震动峰值加速度为0.05g, 设计地震分组属第一组。该场地土的类型为中软场地土, 建筑场地类别属Ⅱ类, 设计特征周期值为0.35s。就建筑抗震设计规范而言, 该场地属

可进行建设的一般场地。根据河源市人民政府办公室文件《关于提高我市抗震设防基本烈度的通知》 (河府办[2008]140号) , 桥梁抗震设防基本烈度由6度提高到7度。

本桥根据《公路桥梁抗震设计细则》 (JTG/T B02-01-2008) 采用反应谱法进行地震荷载计算。振型反应谱法是根据振型叠加原理, 将多自由度体系化为一系列单自由度体系的叠加, 将各种振型对应的地震作用、作用效应以一定方式叠加起来得到结构总的地震响应。

根据规范中式5.2.1计算出的水平加速度反应谱。数据得出该桥的桥墩地震荷载如表2所示。

2.4 结果分析

由计算结果可以看出, 纵桥向由制动墩承担了该桥所有的纵向惯性力, 因此纵桥向由制动墩控制设计。通过上述计算桥墩地震力结果发现地震力荷载组合控制桥墩及桩基础的截面及配筋设计。

3 结语

最近一段时期国内外地震频发, 如何保证桥梁在地震中的安全性已经成为工程设计中重要的环节, 本文中采用MIDAS程序建立了万绿湖大道主桥的空间有限元模型, 研究了该桥的自振特性, 采用反应谱法对该桥的墩身及基础进行检算。桥梁的抗震设计是一项综合性的工作, 伴随着抗震理论的发展, 要加强桥梁结构动力概念设计, 选择较理想的抗震结构体系。为了提高桥梁各部件的抗震能力, 应加强各部件之间的联结, 以提高结构的整体性。并要重视延性这一对桥梁抗震来说极其重要的性质。

摘要：运用MIDAS有限元程序, 采用反应谱分析方法对万绿湖大道主桥进行地震力计算, 以便为该桥的墩身和基础部分抗震设计提供依据。

关键词：万绿湖大道主桥,抗震,反应谱法