城市軌道交通預(yù)制節(jié)段拼裝單薄壁連續(xù)剛構(gòu)抗震性能分析

何建梅

廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司

結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模型

廣州十四號(hào)線高架區(qū)間雙線標(biāo)準(zhǔn)段連續(xù)剛構(gòu)主要跨度為4x40m，聯(lián)長(zhǎng)160m，采用雙線單箱截面，橋面寬10m，梁底寬2.4m，梁高2m，懸臂長(zhǎng)2.1m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)2.6m；采用單薄壁矩形墩。

本橋采用節(jié)段拼裝工法施工，首先施工基礎(chǔ)、橋墩及墩頂現(xiàn)澆段，剩余梁體采用架橋機(jī)進(jìn)行節(jié)段拼裝。預(yù)制拼裝的節(jié)段梁與中墩現(xiàn)澆梁間留濕接縫，邊墩頂主梁橫隔板留后澆帶。

圖1 連續(xù)剛構(gòu)橫斷面圖

圖2 施工步驟圖

標(biāo)準(zhǔn)段連續(xù)剛構(gòu)抗震分析建立全橋力學(xué)模型進(jìn)行分析計(jì)算，在承臺(tái)底用六個(gè)彈簧剛度模擬群樁基礎(chǔ)的剛度。取計(jì)算模型左右各一聯(lián)橋梁結(jié)構(gòu)作為邊界條件。非線性時(shí)程分析時(shí)，應(yīng)考慮施工步驟對(duì)初始內(nèi)力的影響。連續(xù)剛構(gòu)墩頂及墩底均有可能出現(xiàn)塑性鉸，塑性鉸設(shè)置如下圖：

圖3 動(dòng)力彈塑性分析模型

結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性

根據(jù)建立的動(dòng)力計(jì)算模型，采用多重Ritz向量法求解橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性。成橋階段前8階結(jié)構(gòu)自振頻率及相應(yīng)振型如下所示。

為確保行車的舒適性及安全性，軌道交通橋梁在設(shè)計(jì)上應(yīng)使橋梁結(jié)構(gòu)橫向自振頻率盡可能避開列車蛇形運(yùn)動(dòng)頻率（約0.6～0.8Hz）。通過動(dòng)力特性分析可知：4x40m預(yù)制拼裝連續(xù)剛構(gòu)的一階橫向自振頻率大于0.9HZ，可滿足要求。前8階振型如下所示：

表1 各階振型模態(tài)特性表（頻率Hz）

動(dòng)力彈塑性計(jì)算結(jié)果分析

1）判斷屈服狀態(tài)

根據(jù)Midas civil中M-Φ曲線的結(jié)果，可利用彎矩-曲率曲線評(píng)價(jià)截面的性能,首先判斷橋墩在順橋向地震作用及橫橋向地震作用下是否進(jìn)入屈服狀態(tài)，屈服狀態(tài)以截面最外層鋼筋首次屈服為準(zhǔn)。判斷結(jié)果見下表：

表2 墩底屈服狀態(tài)判別

標(biāo)準(zhǔn)段剛構(gòu)墩頂及墩底截面在罕遇地震作用下，只開裂未進(jìn)入屈服狀態(tài)。

2）罕遇地震下樁基能力保護(hù)計(jì)算

罕遇地震下，對(duì)樁基彎矩最大處截面進(jìn)行驗(yàn)算，橋墩混凝土最大壓應(yīng)力為15.14Mpa，鋼筋最大拉應(yīng)力為144.32Mpa，滿足規(guī)范要求。

結(jié)語(yǔ)

廣州十四號(hào)線預(yù)制拼裝連續(xù)剛構(gòu)在小震及大震下可達(dá)到抗震性能I的要求，在罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)能夠保持其正常使用功能，結(jié)構(gòu)基本處于彈性工作狀態(tài)。