大跨度斜拉桥地震响应分析

心 薄壁 结构 。下 塔柱高 ２ ．４ 变截 面单 箱单 室 ， ４２ １ ｍ， 下 大上小 ， 中塔 柱 高 ５ ．９ｍ， 塔 柱 高 ５ 均 为等 截 ４ ０ 上 ９ｍ， 面箱 形 断面 ， 道 横 梁 亦 为箱 形 截 面 ， 、 三 上 中横 梁 高 ４ ｍ， 下横梁 高 ６ｍ。全 桥 共 １０根 斜 拉 索 ， 用半 平 行 ４ 采
中图分类 号 ：４ ８ ０ 文献标 识码 ： Ｕ ４ ．７ Ａ
ｏ 言 引
近年来 在 国 内外 桥梁 建 设 中 ， 拉 桥 特别 是 大 跨 斜
钢 索 主 布 示 图 图。 丝 。 桥 置 意 见
度斜 拉 桥所 占的 比重 越来 越 大 ， 拉 桥 的抗 震 性 能 也 斜 得 到 了越 来 越 多 的关 注 和研 究 …。 目前 ， 拉 桥 动 力 斜
（ ． 京 交 通 大 学 土 木 建 筑 工 程 学 院 ， 京 １０４ ；． 咨 泰 克 交 通 工 程 有 限 公 司 ， 京 １０ ８ ） １北 北 ００４ ２ 中 北 ００ ３
源自文库
摘要 ： 对 国外一座在 建 的大跨 度斜拉 桥 ， 用脊 梁模 型 ， 于大 型通 用有 限 元分 析 程序 Ａ Ｓ Ｓ建 立 了 针 采 基 ＮＹ
由度 约束 ； 梁 两 端 施 加 竖 向 约 束 ， 拟 梁 端 竖 向支 主 模 座 。桥 塔 与主梁 连接 处 ， 合塔 、 重合 节点 横 向 自由 耦 梁
度 。 拟横 向抗震 支座 。 模
叠合 梁 。桥面板 厚 ０２ 主梁 为两 分 离 高 ２ ８ｍ、 ．５ｍ， ． 宽
２３ｍ 的钢箱 梁 ， 箱梁之 间 ， ４ｍ设置 一道 横 隔梁 ， ． 钢 每
分 析 中对 桥塔 的分 析 一般 采 用 空 间 梁 单元 ， 是 对 桥 但 面系 的模 拟却 形成 了不 同 的计 算 模 型 ， 用 的有 脊 梁 常
模 式 、 Ⅱ式 模 式 、 主 梁 式 模 型 、 间 梁 板 式 模 三 空
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斜拉桥 空 间结构动 力分析模 型 ， 用 ３条 实际地 震波 对该桥 在 纵 、 向地 震激 励 下的 响应进 行 了计 算分 使 横
析 ， 出 了主 梁跨 中和塔顶 及塔 底 的 内力 、 给 位移 的地 震响 应规 律 ， 得 了一 些有价 值 的结 果。 取
关键 词 ： 拉桥 时程分析 法 地震 反应 有 限元 斜
析 ， 中得 出一 些有价值 的结 论 。 从
１ 工 程 概 况
该 斜拉 桥 为三跨 全飘 浮体 系 （９ １２ｍ＋４ ４ｍ＋１２ ３ ９ ｍ）双塔 双 索面叠 合 梁斜 拉桥 。大桥 设 计 安全 等 级 为 ，
一
连接 。主塔 、 主梁 和刚臂 都 采用 三维 梁单 元 Ｂ Ａ ４模 ＥＭ 拟， 斜拉 索采 用空 间索 单元 ＬＮ １ 拟 ， ＩＫ ０模 依据 Ｅｎｔ ｒｓ 公 式 计算 等效 弹性模 量 ， 考虑 索垂 度 引起 的非线性 影 响 。
横 隔梁 间设置 两道 小纵梁 ， 端横 梁 处设置 铸铁 压重 ， 每 侧 重 １ ４ Ｎ ６０４ ｋ 。索 塔 为 门形 塔 ， 孔 桩 高 桩 承 台 基 钻
础 。 高 １ １３ １ｍ。塔柱 设 置 三道 横 梁 ， 柱 均 为空 塔 ４ ．３ 塔
全 桥 有 限元 模 型 共 划 分 Ｂ Ａ ４梁 单 元 ３ ８个 ， ＥＭ ５ ＬＮ １ 单 元 １０个 ， 点 ３ ７个 。各 单 元 的 几何 截 Ｉ Ｋ ０索 ４ 节 ５ 面特性 依 据实 际构件 截 面尺 寸而定 。三维有 限元 动力 计算模 型见 图 ２ 。
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铁 ２０ ０ ７年 第 ５期
道
建
筑
２ ３
Ｒａｌ ｙ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｉ ｗａ ｇｎ ｅｉ ｇ
文章 编号 ：０ ３１９ （０ ７ ０ ． ２ ．４ １０ ．９ ５２ ０ ）５０ ３０ ０
大 跨 度斜 拉 桥 地 震 响应 分 析
曹永 睿 钟 铁 毅 顾 正伟 唐 兴 国 ， ， ，
３ 结构 动 力 特性 分 析
结构 的动 力 响应 取 决 于外部 条件 的干 扰和结 构 自 身 的 动 力 特 性 ， 文 采 用 Ａ Ｓ Ｓ程 序 中 的 Ｂｏｋ 本 ＮＹ ｌ ｃ
＊北 京 市重 点 学 科 建 设 （ 灾 减 灾 及 防护 工 程 ） 助 项 目 防 资
Ｌ ｎｚｓ 对 斜 拉 桥 进 行 模 态 分 析 ， 解 其 动 力 特 性 。 ａｅｏ 法 求
边界 条件 处理 为 将 桥 塔 在 承 台顶 固接 ， 加 全 自 施
问 一
级。 桥梁设 计 基准期 为 １０年 ， 计 车速 为 ８ ｍ ｈ ０ 设 ０ｋ ／ ，
桥面 全宽 为 ３ 最 大纵 坡 为 １％ ， 向设 置２％ 的横 ０ｍ， 横 坡度 。上部 结构 为两 个钢 箱梁 和混 凝土桥 面板 组成 的
２ 动 力计 算 模 型
本文采 用 大 型通 用 有 限 元 程 序 Ａ Ｓ Ｓ建 立 了全 ＮＹ
桥空 间有 限元 分析模 型 。建模 时采用 了 目前斜拉 桥计 算 中常用 的脊 梁模 式 ， 桥 面 系 的 刚度 （ 向 、 向 的 把 竖 横
挠 曲刚度 ， 转刚度 ） 扭 和质量 （ 动质量 和 转动惯 量 ） 平 都 集 中在 主梁 中间节 点 上 ， 点 和斜 拉 索 之 间采 用 刚臂 节
图 １ 斜 拉 桥 立 面 布 置 图 （ 位 ：ｍ 单 ｃ） ：
型 等模拟方 式 。本 文综合 考虑 已有 的建模 方 法 的优 缺点 ， 采用常 用 的脊 梁模 式 建 立 了该 斜 拉 桥 的有 限元 空间动 力计算 分 析模 型 ， 在考 虑几 何非 线性 的情 况下 ，
对该斜 拉 桥 的地 震 响 应 规 律进 行 了动 态 时 程 响 应 分