蘇志明

摘要：本文以雙薄壁墩連續(xù)剛構橋（富陽大橋）為工程背景，采用有限元分析軟件Midas Civil，對雙薄壁墩連續(xù)剛構橋的橋墩墩身高度及厚度對地震響應的影響進行了計算；并將分析、驗算的結果與規(guī)范的要求進行對比，從而判斷其在現(xiàn)行的荷載作用下是否足夠安全，為此類橋梁的設計提供參考。

關鍵詞：連續(xù)剛構橋；動力性能；自振特性；地震響應

1橋梁概況

富陽大橋全橋長為359.35m，主橋為66m+110m+66m變截面預應力混凝土連續(xù)剛構箱梁橋，橋梁下部結構采用板式矩形雙薄壁墩、鉆孔灌注樁基礎，主橋總體布置如圖1。

2空間有限元建模

在模型計算中考慮的施工荷載有自重、掛籃荷載、結構濕重和預應力荷載。其中鋼筋混凝土結構密度25kN/m3，二期恒載包括瀝青混凝土橋面鋪裝、防撞護欄、欄桿等產(chǎn)生的荷載，共74kN/m。

本橋采用有限元計算軟件Midas/Civil建模對橋梁結構進行分析。全橋共140個節(jié)點，129個梁元。本橋為直線橋，位于不對稱豎曲線上，縱坡為1.087%和-3.000%，豎曲線頂點位于中跨跨中，計算中考慮了豎曲線的影響。

考慮土體對樁基的作用：土體用彈簧模擬，忽略阻尼和剛度特性的影響，其中彈簧剛度依據(jù)m法取值。橋梁墩底固結，邊墩設置為滑動支座，釋放Dx，Ry方向約束。計算簡圖如圖2。

3自振特性分析

本文采用子空間迭代法求出該橋前20階自振頻率和振型，限于篇幅，表1中僅列出了前10階頻率與振型。

該橋跨度大，因此設計了較高的主梁墩頂截面以降低跨中截面彎矩，因此豎向抗彎剛度大于橫向抗彎剛度，橫向彎曲振動先于豎向彎曲振動出現(xiàn)。

4橋墩高度對地震響應的影響

4.1順橋向地震響應分析

順橋向激勵下，關鍵截面的內(nèi)力及位移峰值隨橋墩高度的變化。

通過上圖可以發(fā)現(xiàn)，在順橋向地震動作用下，隨著墩高增大，主梁墩頂位移及墩底彎矩有不同程度的增大，變化幅度分別為29%和20%；主梁跨中彎矩、主梁根部彎矩、主梁墩頂剪力和墩底剪力均有較大幅度的減小，分別為82%、94%、55%和87%?？梢姸崭叩母淖儗B續(xù)剛構橋的地震響應有較為顯著影響。

4.2橫橋向地震響應分析

橫橋向激勵下，關鍵截面的內(nèi)力及位移峰值隨橋梁墩高變化。

在橫橋向地震動作用下，隨著橋墩高度的增大，主梁墩頂位移，主梁跨中彎矩、主梁墩頂剪力和墩底彎矩呈增大趨勢，增大幅度分別為27%、1.6%、7.8%和4.8%；主梁根部彎矩及墩底剪力呈減小趨勢，減小幅度為1.5%和50%?？傮w而言，橫橋向激勵下，橋墩高度增大對連續(xù)剛構橋的地震響應的影響較大。

5 墩身厚度對地震響應的影響

5.1順橋向地震響應分析

順橋向激勵下，關鍵截面的內(nèi)力及位移峰值隨墩身厚度的變化。

通過上圖可以發(fā)現(xiàn)，在順橋向地震動作用下，隨著墩身厚度的增大，主梁墩頂位移變化較小，主梁跨中彎矩、主梁根部彎矩、主梁墩頂剪力、墩底彎矩及墩底剪力均呈增大趨勢，增大幅度分別為27.2%、65.8%、30.7%、14.1%和21.3%?？傮w而言，順橋向激勵下，墩身厚度增大對連續(xù)剛構橋地震響的影響較大。

5.2橫橋向地震響應分析

橫橋向激勵下，關鍵截面的內(nèi)力及位移峰值隨墩身厚度的變化。

在橫橋向地震動作用下，隨著墩身厚度的增大，主梁墩頂位移增大；主梁跨中彎矩、主梁根部彎矩、主梁墩頂剪力、墩底彎矩及墩底剪力均有不同程度的增大，但增幅均較小，分別為1.9%，2.4%、8.1%、3.2%和0.7%，可見主梁墩身厚度的改變對連續(xù)剛構橋的地震響應影響較小。

6 結束語

選用子空間迭代法計算模型前20階振型的頻率，分析了橋梁的自振特性，并依此為基礎應用時程分析法研究了橋梁的地震響應，研究表明：選取墩頂位移，主梁跨中彎矩、主梁根部彎矩、主梁墩頂剪力、墩底彎矩及墩底剪力作為對象，研究在不同方向地震動輸入情況下各截面的地震響應。

在順橋向地震動作用下，主梁高跨比和墩身厚度的改變對連續(xù)剛構橋各關鍵截面的位移和內(nèi)力響應影響較大，橋墩高度及雙肢間距的改變所產(chǎn)生的影響則較小。

在橫橋向地震動作用下，橋墩高度的改變對連續(xù)剛構橋各關鍵截面的位移和內(nèi)力響應影響較大，橋墩厚度、主梁高跨比及雙肢間距的改變所產(chǎn)生的影響則較小。

7參考文獻

[1]范立礎. 橋梁工程（第二版）[M]. 北京： 人民交通出版社. 1986.

[2] 陳寶春. 橋梁工程[M]. 北京： 人民交通出版社. 2009.