邓家黄河大桥地震响应时程分析
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１工 程百度文库 况
表 １顺 桥向输入 下主拱肋地震响应峰值表
邓家渡黄河 大桥位 于风景 秀美 的刘 家峡水 库库区 ， 该桥 为钢管 混凝土拱桥 。全桥跨 径组 合为 ：２ ０ ｍ简支梁 ＋净跨 １ ８ ０ ｍ拱 ＋ ２ ０ ｍ 简支梁 ， 桥梁全长 ２ ４ ８ ． ０ ６ ｍ 。依据实际结 构 ， 借助有限元分析软件建 立了该桥主拱 肋的空间有 限元模型 。 ２地震响应时程分析 时程分析法能得到结构 在地 震作 用下的响应时程 ， 可详细得知 结构在整个地震动持续时间内每一时刻的位移 、 速度 、 加速度响应 ， 同时反映 出地震动三要素对结构响应的影响 ， 分 析出结构在地震作 用下的弹性和非弹性阶段的内力 变化以及构件逐步开裂 、 损坏直至 倒塌 的全过程 ， 可以有效地实现 结构的延性设计 ， 因而被认 为是大 跨桥梁结构地震响应分析的有力工具 。
司， 职称 ： 助理工程师。
提高结构的抗震性能 。
４结 论
本文通过考 虑了一致激励地 震输入模 式对钢管混 凝土拱桥 进 行 了地震时程响应分析 ， 得到 了一些有意义的结论 ： 作者简介 ： 肖婧（ １ ９ ８ ５ ， ５ ， ２ ４ － ） ， 女， 籍贯 ： 湖北武汉 ， 学历 ： 硕 士研 究生， 研 究方向 ： 桥 梁工程 ， 工作单位 ： 中铁 第五勘查设计 院集 团有 限公
３邓 家黄 河 大 桥 地 震 响 应 时 程 分 析
本文在选择地震动加速度时程时 ，采用 １ ９ ４ ０年 Ｅ ｌ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｏ Ｓ ｉ ｔ ｅ 南 北方 向地 面加速度 时程 ， 其峰 值加速 度为 ３ ４ １ ． ７ ｃ ｍ ／ ｓ ２ ， 持续 时 间 ５ ３ ． ７ ２ ｓ 。并对该地震波的峰值 进行调整 ， 等效为 Ａ ＝ ０ ． １ ５ ｇ 。 ３ ． １ 顺 桥向地震分量作用 邓 家黄河大桥在顺桥 向地震分量作 用下结 构主要表 现为顺桥 向和竖 向振动 ， 横向振动效应很小 。响应峰值见表 １ 。 从位移 时程结果来看 ，主拱肋横 向位移远远小 于顺桥 向位移 。 另外在该桥 的动力特性 中， 纵飘 和竖 弯是结构 的主要 振型 ， 因此 主 拱肋顺 桥向 、 竖 向位移较为显著。 ３ ． ２横桥 向地震分量作用 邓 家黄河大桥在横 向地震分量 作用下结构 主要表现 为主拱肋 的横向振动 ， 顺桥向和竖向振动效应很小 。响应峰值见表 ２ 。 （ １ ） 从 三向正交分量作用的计算结果来看 ， 横 ＋竖组合对 主拱肋 从 表 中数据 可以看出 ， 在横 向地震分 量作用下 ， 侧 向弯矩 响应 的影 响比顺 ＋竖组合 的影 响更为显著 ， 但 二者对竖向位移的影响差 较大 ， 拱脚 弯矩达到了 ９ ３ ８ １ ． ８ ｋ Ｎ・ ｍ， 这主要是因为该桥第二 阶振型 别 则不 大 ； 为主拱肋的侧弯振型 ， 该振型对结构响应贡献较大所致 。 （ ２ ） 在水平 分量独立作 用下 ， 结构 的横 、 顺 向响应 表现 出强烈 的 不耦合性 ， 在一定程度上可以认 为这种现象对结构是有利的 ； ３ ＿ ３ 竖桥 向地震分量作用 邓家黄河 大桥在竖 向地震 分量作用下 结构 主要 表现为竖 向和 （ ３ ） 竖 向地震分量对结构 内力 响应影 响较 大 ， 对 于该 桥在设计 时 顺桥向振动 ， 横 向振动基本不耦合 。响应峰值见表 ３ 。 应 考虑竖向地震动 的作用 。 从表 中数据 可以看 出， 在竖 向地震分 量作用下 ， 该 桥主拱 肋弯 参 考 文 献 矩响应较大 ，同时竖向分 量还引起 了主拱肋顺桥 向位移 的耦合 ， 但 【 １ 】 陈 宝春 ． 钢 管混凝 土拱桥设 计与： Ｊ ， Ｅ － Ｙ － ［ Ｍ］ ． 北京 ： 人 民 交通 出版 社 ， ９ ９ ９ ． 这种耦 合效应很小 ， 可 以认 为对 结构影响不 大 ； 竖 向振动 和横 向振 １ 动则基本不耦合 。另外从拱脚轴力时程也可看 出， 竖向分量使拱脚 ｆ ２ １ 范立础． 桥 梁抗震【 Ｍ 】 ． 上 海： 同济大学出版社 ， １ ９ ９ ７ ． 轴力 响应较大 ， 而拱脚轴 力对 拱脚 截面和基础的抗震性能有一定 的 【 ３ 】 李涛． 大跨 度钢管混凝 土拱桥 的抗震分析【 Ｍ 】 ． 北京： 人 民交通 出版 影 响 。因此在设 计 中应 当重视竖 向振动分量对 结构抗震 性能 的影 社 ． １ ９ ９ ６ ． 响， 提高结构的抗震 安全 。
３ ． ４ 正交分量组合作用 ， 计算结 果显示 ， 在考虑地震动多维输入时该桥 的内力 和位移 响 应 比一 维输 入时更为显 著 ； 同时竖向地震动 的作 用不容小觑 ， 其 对 主拱肋 的影响较为明显。因此 ， 在设计 时应该 充分 认识 到地震动 的 随机性 ， 不但要考虑水平地震作用 ， 还要考虑到竖 向地震作 用 ， 进而
・ １ ６ ０ ・
工程 科技
邓 家黄河 大桥地震 响应时程 分析
婧
（ 中铁第五勘查设计院集团有限公 司， 北京 １ ０ ２ ６ ０ ０ ）
摘 要： 本文 以邓 家黄河大桥 为工程 背景， 采用有限元软件 建立模 型进行地震响应 时程分析。 从 三向正交分量作用的计算结果来看 ， 横＋ 竖组合 对主拱肋 弯矩的影响比顺＋ 竖组合 的影响更 为显著 ， 但二 者对 竖向位移 的影 响差别则不大 ； 在 水平 分量作 用下 ， 结构的横 、 顺向 响应表现 出强烈的不耦合性 ， 在一定程度上 可以认 为这种 现象对结构是有利的 ； 竖向地 震分量对 结构 内力响应影响较 大， 在设 计时应考 虑竖向地震动的作 用。 关键词 ： 钢 管混凝土拱桥 ； 地震波； 时程分析
表 １顺 桥向输入 下主拱肋地震响应峰值表
邓家渡黄河 大桥位 于风景 秀美 的刘 家峡水 库库区 ， 该桥 为钢管 混凝土拱桥 。全桥跨 径组 合为 ：２ ０ ｍ简支梁 ＋净跨 １ ８ ０ ｍ拱 ＋ ２ ０ ｍ 简支梁 ， 桥梁全长 ２ ４ ８ ． ０ ６ ｍ 。依据实际结 构 ， 借助有限元分析软件建 立了该桥主拱 肋的空间有 限元模型 。 ２地震响应时程分析 时程分析法能得到结构 在地 震作 用下的响应时程 ， 可详细得知 结构在整个地震动持续时间内每一时刻的位移 、 速度 、 加速度响应 ， 同时反映 出地震动三要素对结构响应的影响 ， 分 析出结构在地震作 用下的弹性和非弹性阶段的内力 变化以及构件逐步开裂 、 损坏直至 倒塌 的全过程 ， 可以有效地实现 结构的延性设计 ， 因而被认 为是大 跨桥梁结构地震响应分析的有力工具 。
司， 职称 ： 助理工程师。
提高结构的抗震性能 。
４结 论
本文通过考 虑了一致激励地 震输入模 式对钢管混 凝土拱桥 进 行 了地震时程响应分析 ， 得到 了一些有意义的结论 ： 作者简介 ： 肖婧（ １ ９ ８ ５ ， ５ ， ２ ４ － ） ， 女， 籍贯 ： 湖北武汉 ， 学历 ： 硕 士研 究生， 研 究方向 ： 桥 梁工程 ， 工作单位 ： 中铁 第五勘查设计 院集 团有 限公
３邓 家黄 河 大 桥 地 震 响 应 时 程 分 析
本文在选择地震动加速度时程时 ，采用 １ ９ ４ ０年 Ｅ ｌ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｏ Ｓ ｉ ｔ ｅ 南 北方 向地 面加速度 时程 ， 其峰 值加速 度为 ３ ４ １ ． ７ ｃ ｍ ／ ｓ ２ ， 持续 时 间 ５ ３ ． ７ ２ ｓ 。并对该地震波的峰值 进行调整 ， 等效为 Ａ ＝ ０ ． １ ５ ｇ 。 ３ ． １ 顺 桥向地震分量作用 邓 家黄河大桥在顺桥 向地震分量作 用下结 构主要表 现为顺桥 向和竖 向振动 ， 横向振动效应很小 。响应峰值见表 １ 。 从位移 时程结果来看 ，主拱肋横 向位移远远小 于顺桥 向位移 。 另外在该桥 的动力特性 中， 纵飘 和竖 弯是结构 的主要 振型 ， 因此 主 拱肋顺 桥向 、 竖 向位移较为显著。 ３ ． ２横桥 向地震分量作用 邓 家黄河大桥在横 向地震分量 作用下结构 主要表现 为主拱肋 的横向振动 ， 顺桥向和竖向振动效应很小 。响应峰值见表 ２ 。 （ １ ） 从 三向正交分量作用的计算结果来看 ， 横 ＋竖组合对 主拱肋 从 表 中数据 可以看出 ， 在横 向地震分 量作用下 ， 侧 向弯矩 响应 的影 响比顺 ＋竖组合 的影 响更为显著 ， 但 二者对竖向位移的影响差 较大 ， 拱脚 弯矩达到了 ９ ３ ８ １ ． ８ ｋ Ｎ・ ｍ， 这主要是因为该桥第二 阶振型 别 则不 大 ； 为主拱肋的侧弯振型 ， 该振型对结构响应贡献较大所致 。 （ ２ ） 在水平 分量独立作 用下 ， 结构 的横 、 顺 向响应 表现 出强烈 的 不耦合性 ， 在一定程度上可以认 为这种现象对结构是有利的 ； ３ ＿ ３ 竖桥 向地震分量作用 邓家黄河 大桥在竖 向地震 分量作用下 结构 主要 表现为竖 向和 （ ３ ） 竖 向地震分量对结构 内力 响应影 响较 大 ， 对 于该 桥在设计 时 顺桥向振动 ， 横 向振动基本不耦合 。响应峰值见表 ３ 。 应 考虑竖向地震动 的作用 。 从表 中数据 可以看 出， 在竖 向地震分 量作用下 ， 该 桥主拱 肋弯 参 考 文 献 矩响应较大 ，同时竖向分 量还引起 了主拱肋顺桥 向位移 的耦合 ， 但 【 １ 】 陈 宝春 ． 钢 管混凝 土拱桥设 计与： Ｊ ， Ｅ － Ｙ － ［ Ｍ］ ． 北京 ： 人 民 交通 出版 社 ， ９ ９ ９ ． 这种耦 合效应很小 ， 可 以认 为对 结构影响不 大 ； 竖 向振动 和横 向振 １ 动则基本不耦合 。另外从拱脚轴力时程也可看 出， 竖向分量使拱脚 ｆ ２ １ 范立础． 桥 梁抗震【 Ｍ 】 ． 上 海： 同济大学出版社 ， １ ９ ９ ７ ． 轴力 响应较大 ， 而拱脚轴 力对 拱脚 截面和基础的抗震性能有一定 的 【 ３ 】 李涛． 大跨 度钢管混凝 土拱桥 的抗震分析【 Ｍ 】 ． 北京： 人 民交通 出版 影 响 。因此在设 计 中应 当重视竖 向振动分量对 结构抗震 性能 的影 社 ． １ ９ ９ ６ ． 响， 提高结构的抗震 安全 。
３ ． ４ 正交分量组合作用 ， 计算结 果显示 ， 在考虑地震动多维输入时该桥 的内力 和位移 响 应 比一 维输 入时更为显 著 ； 同时竖向地震动 的作 用不容小觑 ， 其 对 主拱肋 的影响较为明显。因此 ， 在设计 时应该 充分 认识 到地震动 的 随机性 ， 不但要考虑水平地震作用 ， 还要考虑到竖 向地震作 用 ， 进而
・ １ ６ ０ ・
工程 科技
邓 家黄河 大桥地震 响应时程 分析
婧
（ 中铁第五勘查设计院集团有限公 司， 北京 １ ０ ２ ６ ０ ０ ）
摘 要： 本文 以邓 家黄河大桥 为工程 背景， 采用有限元软件 建立模 型进行地震响应 时程分析。 从 三向正交分量作用的计算结果来看 ， 横＋ 竖组合 对主拱肋 弯矩的影响比顺＋ 竖组合 的影响更 为显著 ， 但二 者对 竖向位移 的影 响差别则不大 ； 在 水平 分量作 用下 ， 结构的横 、 顺向 响应表现 出强烈的不耦合性 ， 在一定程度上 可以认 为这种 现象对结构是有利的 ； 竖向地 震分量对 结构 内力响应影响较 大， 在设 计时应考 虑竖向地震动的作 用。 关键词 ： 钢 管混凝土拱桥 ； 地震波； 时程分析