钢-混组合连续梁桥抗震性能分析

钢-混组合连续梁桥抗震性能分析

王彦阳

（中铁第五勘察设计院集团有限公司北京市.大兴区102600）

摘要：钢-混组合梁桥是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型桥梁形式。钢-混组合桥梁不仅可以很好地满足结构的功能要求，而且还具有良好的技术经济效益和社会效益，目前在城市桥梁和高速公路互通立交匝道桥中得到广泛应用。本文以某钢-混组合曲线连续梁桥作为研究对象，建立空间杆系模型，运用动力弹塑性时程分析法研究了该桥的抗震性能。研究结果表明：该桥桥墩的抗剪强度、塑性铰转角及墩顶变形均满足相关规范的要求，建议继续推广应用钢-混组合梁桥。

关键词：钢-混组合连续梁桥；抗震性能；动力弹塑性时程分析；纤维模型

AnalysisontheSeismicPerformanceofSteel-concreteCompositeContinuousBeamBridge

WangYanYang

（ChinaRailwayFifthSurveyAndDesignInstituteGroupCo.,LTD.，beijingdaxing102600China)

Abstract：Steel-concretecompositebeambridgeisanewtypebasedonbridgedevelopingofsteelstructureandconcretestructure.Sincesteel-concretecompositebridgecouldwellsatisfytherequirementsofstructuralfunctions,havinggoodtechnicalandeconomicbenefitsandsocialbenefits,itiswidelyappliedincitybridgeandhighwayinterchangerampbridge.Inthispaper,basedonasteel-concretecompositecurvedcontinuousbeambridgeinsomewhere,aspatiallinkagemodelisestablished,andthedynamicelastic-plastictimehistoryanalysismethodisusedtostudytheseismicperformanceofthebridge.Theresultsshowthattheshearstrengthofthebridgepiers,theangleofplastichingeandthedeformationofthepiertopmeettherequirementsoftherelevantcodes.Itisrecommendedtocontinuetopromotetheapplicationofsteel-concretecompositebeambridge.

Keywords：steel-concretecompositecontinuousbeambridge;seismicperformance;dynamicelastic-plastictimehistoryanalysis;fibermodel

0引言

近二十年来，钢-混凝土组合结构理论逐渐成熟，并在我国桥梁尤其是城市桥梁建设中得到了广泛的应用[1]。组合梁截面中混凝土主要受压、钢梁主要受拉，可以充分发挥两种材料的受力特性，形成强度高、刚度大、延性好的结构形式[2]。钢-混组合结构构件一般可降低用钢量15%~20%，且施工时此结构还具有少支模或不支模、施工方便快速的优点[3]。本文依托某钢-混组合梁桥，运用Midascivil建立了该桥的有限元模型，通过进行动力弹塑性时程分析，从桥墩强度、塑性铰变形、桥墩墩顶位移等方面进行了验算分析，结果表明该桥的抗震性能良好，安全储备较高。

1工程概况

本文依托的钢-混组合梁桥的桥型布置为3×30m连续梁桥，属于一级公路上的大桥，抗震设防类别为A类，场地类型为II类，设防烈度为7度0.1g，分区特征周期0.4s，结构阻尼比为0.05，对应的抗震设防措施按照8度进行设防，E1和E2抗震重要性系数分别为0.5和1.7。

桥墩采用双圆柱墩，两墩通过上部盖梁及下部桩基系梁相连，盖梁尺寸为680cm×150cm×140cm，两圆柱中心间距为4.0m，圆柱直径为1.3m。上部结构采用单箱单室预应力箱型主梁，箱梁全宽12.0m。

2有限元模型建立

运用Midascivil建立该桥有限元模型，如图1所示，模型为部分非线性模型，建立的主要目标是尽可能准确的反映出桥梁在地震作用下常见震害部位及构件的动力响应特性，着重考虑上部结构与下部结构连接处及下部结构的非线性特性。本模型中在桥墩底部、桥墩顶部可能出现塑性铰的部位设置非弹性铰，非弹性铰采用纤维模型来模拟钢筋混凝土的非线性特性，如图2所示。

时程分析中选取了三种地震波，分别是T2-II-1波、TAR-TARZANA波和人工波，如图3所示，并将平均反应谱与设计反应谱进行了对比，结果显示曲线吻合良好，如图4所示。

3动力弹塑性时程分析

通过对该桥以最不利输入方向和最不利地震波（T2-II-1）按加速度峰值为E2输入时，得到各墩墩底剪力如图5所示，纵桥向和横桥向输入下桥墩塑性铰转角如图6与图7所示，桥墩墩顶顺桥向与横桥向位移如图8与图9所示。从中可以看出地震激励下桥墩墩底所受剪力与变形均小于设计允许值，该桥抗震性能满足相关规范要求[4]。

4结论

（1）通过进行弹塑性动力时程分析可知，本桥桥墩在E2地震作用下，桥墩的抗剪强度、塑性铰转角及墩顶变形验算均满足[4]的要求；

（2）鉴于该钢-混组合连续梁桥的抗震性能较好，建议推广钢-混组合结构在各地桥梁建设中大量应用。

参考文献：

[1]聂建国,陶慕轩,吴丽丽,聂鑫,李法雄,雷飞龙.钢-混凝土组合结构桥梁研究新进展[J].土木工程学报,2012,(06):110-122.

[2]王伟.钢—混凝土连续组合梁力学性能的分析[D].河北工程大学,2009.

[3]张瑞征,王力波,王凯.钢-混凝土组合曲线连续梁桥的施工控制[J].山西交通科技,2015,(03):26-30.

[4]中华人民共和国交通运输部．公路桥梁抗震设计细则,U(JTG／TB02-01—2008)[S]．人民交通出版社，2008．