劉家峽大橋結構易損部位地震反應分析

邢慶儒

（甘肅省交通規劃勘察設計院有限責任公司，甘肅蘭州730030）

劉家峽大橋結構易損部位地震反應分析

邢慶儒

（甘肅省交通規劃勘察設計院有限責任公司，甘肅蘭州730030）

依托劉家峽大橋對懸索橋在地震作用下各關鍵結構進行了易損部位判斷，并對易損部位進行了承載力驗算。關鍵詞：地震作用；反應譜方法；；易損部位承載力檢算

0　引言

大跨度懸索橋結構復雜，為了更有效地進行全橋的抗震性能分析檢算，首先需要對全橋的地震易損部位進行初步篩選確定，然后再針對地震易損部位進行詳細的分析［1-3］。

1　加勁梁

根據有限元分析結果，將E2水準偶然組合內力值和基本組合內力值進行比較分析，確定易損部位。兩種組合作用下加勁梁縱向彎矩對比見圖1所示，橫向彎矩對比見圖2所示，豎向剪力對比見圖3所示，橫向剪力對比見圖4所示。

圖1　加勁梁縱向彎矩對比表

圖2　加勁梁橫向彎矩對比表

圖3　加勁梁豎向剪力對比表

圖4 加勁梁橫向剪力對比表

由圖1～圖3可見，基本組合加勁梁縱向彎矩最大值是偶然組合縱向彎矩最大值的2.04倍，基本組合橫向彎矩最大值是偶然組合橫向彎矩值最大值的3.13倍，基本組合豎向剪力最大值是偶然組合豎向彎矩值最大值的2.15倍，基本組合橫向剪力最大值是偶然組合橫向彎矩值最大值的1.42倍。說明E2水準下，偶然組合最大值遠小于基本組合最大值，偶然組合不控制設計，大震下加勁梁結構仍處于彈性［4-5］。

2　纜索系統

纜索系統包括主纜、吊索和索鞍等構造，纜索系統應力狀態主要反映在主纜軸向力上，可通過主纜軸力來分析纜索系統受力狀況。根據有限元分析結果，將E2水準偶然組合內力值和基本組合內力值進行比較分析，確定易損部位。兩種組合作用下主纜軸力見圖5所示。

圖5　主纜軸力對比圖

由圖5可見，基本組合主纜最大軸力是偶然組合最大值的1.34倍，說明E2水準下，偶然組合最大值小于基本組合最大值，偶然組合也不控制設計，大震下纜索系統仍處于彈性。

3　橋塔

橋塔是抗震分析的重點結構，根據有限元分析結果，將E2水準偶然組合內力值和基本組合內力值進行比較分析，確定易損部位。兩種組合作用下橋塔縱向彎矩見圖6所示，橫向彎矩對比見圖7所示。

圖6　橋塔縱向彎矩對比圖

圖7　橫向彎矩對比圖

由圖6、圖7可見，E2水準下，偶然組合最大值大于基本組合最大值，偶然組合控制設計。塔底和距塔底45 m處截面是潛在易損部位，應進行檢算。

4　易損部位的承載力檢算

根據前面的分析，塔底和距塔底45 m處截面是易損部位。劉家峽大橋屬于A類橋梁，E1地震作用下結構一般不受損壞或不需要修復，可繼續使用；E2地震作用下結構可發生局部輕微損傷，不需要修復或經簡單修復可繼續使用［6，7］。

E1地震作用下橋塔潛在易損部位檢算見表1所示，E2地震作用下橋塔潛在易損部位檢算見表2所示。

表2　E2地震作用下塔身易損部位承載力檢算表

從表1可見，在E1地震作用下，橋塔易損部位最大彎矩值小于初始屈服彎矩，橋塔承載力滿足規范要求。

從表2可見，在E2地震作用下，橋塔易損部位最大彎矩值小于等效屈服彎矩，橋塔承載力滿足規范要求。

5　結論

本文以劉家峽大橋為工程依托，針對該懸索橋各關鍵結構的易損部位，利用反應譜方法進行地震效應分析，并分別對比各作用組合下的最大控制值，在E1和E2作用下進行承載力檢算，較好地進行了控制設計。本文設計思路方法對后續的懸索橋地震作用下的效應分析具有一定的借鑒作用。

［1］ 陳仁福.大跨懸索橋理論［M］.成都：西南交通大學出版社，1994.

［2］ 雷俊卿，鄭明珠，徐恭義.懸索橋設計［M］.北京：人民交通出版社，2002.

［3］ 鐵道部大橋工程局橋梁科學研究所.懸索橋［M］.北京：人民交通出版社，2011.

［4］ 張行，李黎，龍曉鴻.大跨度懸索橋地震反應分析及其抗震性能評價［J］.工程抗震與加固改造，2007（2）：85-88.

［5］ 胡世德，范立礎.江陰長江公路大橋縱向地震反應分析［J］.同濟大學學報，1994（4）：433-438.

［6］ 周雍年，周正華，于海英.設計反應譜長周期區段的研究［J］.地震工程與工程振動，2004（2）：15-18.

［7］ 劉春城，郭麗波，李福軍.非一致激勵下自錨式懸索橋的非線性地震反應分析［J］.武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2007（10）：864-867.

U442.55

B

1009-7716（2015）02-0052-02

2014-10-14

邢慶儒（1973-），男，甘肅會寧人，工程碩士，高級工程師，副總工程師，主要從事公路及市政橋梁工程設計工作。