本文關(guān)鍵詞：基于PUSH-OVER分析的橋梁抗震能力評(píng)估方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

　　摘要 本文結(jié)合工程實(shí)例選取了一座連續(xù)剛構(gòu)橋運(yùn)用能力譜方法評(píng)估了其設(shè)防烈度和橋址場(chǎng)地條件下的抗震性能，并分析了不同地震烈度和不同場(chǎng)地條件對(duì)橋梁抗震性能的影響。通過研究我們得出，該橋在其設(shè)防烈度和橋址場(chǎng)地條件下都具有很好的抗震性能；地震烈度越大，其抗震需求也越大，性能點(diǎn)的位移也越來越大；場(chǎng)地條件越差，地震反應(yīng)越大，而且變化范圍也比較大，性能點(diǎn)位移增大得較快，抗震能力下降較快。

　　關(guān)鍵詞:橋梁結(jié)構(gòu) 抗震性能 評(píng)估 蘭新線

　　一、算例分析

　　1.算例描述。本文選取蘭州至烏魯木齊第二雙線八盤峽黃河特大橋?yàn)槔�，這座橋是連續(xù)剛構(gòu)橋，邊支座中心至梁端距離為1m，計(jì)算跨度為（70+2×100+70）m，墩高；10#墩24m、9#墩25m、8#墩24m，主橋采用直腹板單箱單室箱型截面，梁體下緣按圓曲線變化。箱梁跨中梁高4.85m，支點(diǎn)梁高7.85m。主梁頂寬12.2m，頂板厚0.4m，底寬6.7m（中支點(diǎn)處局部加寬），底板厚0.4m～1.2m；腹板厚分為0.6m～1.0m。主梁共設(shè)7道橫隔板，邊支點(diǎn)橫隔板厚2.0m，中支點(diǎn)橫隔板厚3.5m，中跨跨中橫隔板厚0.8m。主梁0號(hào)塊梁段長(zhǎng)14m，中、邊跨合攏段長(zhǎng)2m，邊跨直線段梁長(zhǎng)18.9m。除0號(hào)塊及邊跨直線段梁在支架上施工外，每墩掛籃懸臂澆筑施工梁段為2×13個(gè)；設(shè)計(jì)活載：ZK活載。主梁采用C50混凝土，墩身采用C40混凝土，該橋的地震基本烈度為8度，Ⅱ類場(chǎng)地土條件。

　　2.有限元計(jì)算模型的建立。采用MIDAS/Civil2010計(jì)算軟件建立全橋有限元基本模型，全橋總共122個(gè)節(jié)點(diǎn)，劃分121個(gè)單元，其中橋面單元有104個(gè)，橋墩單元有17個(gè)，橋墩和主梁采用剛性連接，墩底固結(jié)。

　�。�1）特征值分析。利用MIDAS/Civil2010有限元計(jì)算軟件對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力分析之前，首先要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行特征值分析，通過特征值分析得到結(jié)構(gòu)的各階振型形狀。采用的方法是子空間迭代法，計(jì)算提取了該橋前六階振型。

　　計(jì)算提取的八盤峽黃河特大橋前六階振型的累加振型質(zhì)量參與系數(shù)為96.98%已經(jīng)大于了橋梁結(jié)構(gòu)本身總質(zhì)量的90%，說明所選取的前六階振型已經(jīng)滿足了規(guī)范要求與評(píng)估的需要。

　　3.運(yùn)用能力譜方法評(píng)估橋梁橫橋向抗震能力。對(duì)全橋進(jìn)行靜力彈塑性分析時(shí)，由于縱橋向與橫橋向兩個(gè)方向的差異，所以應(yīng)該分別對(duì)這兩個(gè)方向進(jìn)行分析。在對(duì)橫橋向推倒分析中，確定橫橋向的加載模式是非常關(guān)鍵的。由于橋墩高度的變化與結(jié)構(gòu)體系的不同，這樣就會(huì)導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)各個(gè)節(jié)點(diǎn)橫向位移不同。在進(jìn)行全橋模式推倒分析中的性能點(diǎn)不是隨意選取的，一般選取橋梁結(jié)構(gòu)位移最大的點(diǎn)。對(duì)本橋進(jìn)行橫橋向推倒分析時(shí)，每一個(gè)橋墩墩頂處所施加的水平荷載是不一樣的，并且通常中間橋墩墩頂位移值最大，因而把性能點(diǎn)設(shè)置在中間橋墩墩頂處。本橋采用的加載模式是底部剪力法。對(duì)各個(gè)橋墩墩頂處施加集中荷載后，就可以得到基底剪力與頂點(diǎn)位移的能力曲線。然后把能力曲線轉(zhuǎn)換成為能力譜曲線。把規(guī)范設(shè)計(jì)反應(yīng)譜轉(zhuǎn)換成為彈性需求譜，然后將彈性需求譜曲線和能力譜曲線畫在同一個(gè)圖上，運(yùn)用ATC-40中的B方法鑒定剛構(gòu)橋梁的彈塑性抗震能力。本節(jié)只評(píng)估該橋的設(shè)防烈度與橋址場(chǎng)地類型（8度地震Ⅱ類場(chǎng)地）條件下的抗震性能。

　　依據(jù)相關(guān)規(guī)范選擇反應(yīng)譜，設(shè)計(jì)地震分組為2，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，地震影響為多遇地震；在地震烈度為8度下得到結(jié)構(gòu)橫橋向的能力譜曲線比需求譜曲線。

　　根據(jù)數(shù)據(jù)分析，該橋在其場(chǎng)地類型與地震設(shè)防烈度條件下橫橋向的抗震能是足夠的，能力譜與需求譜曲線的交點(diǎn)處于塑性范圍內(nèi)，說明在該地震作用下，此時(shí)該橋已經(jīng)進(jìn)入塑性階段。

　　4.運(yùn)用能力譜方法評(píng)估橋梁縱橋向抗震能力。對(duì)縱橋向進(jìn)行推倒分析時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)重量主要集中在上部結(jié)構(gòu)并且縱橋向上部結(jié)構(gòu)剛度非常大，縱向位移非常一致，因此對(duì)上部結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)采用施加一致位移的加載模式，對(duì)縱橋向進(jìn)行時(shí)程分析，發(fā)現(xiàn)10#墩所受剪力最大，因而將集中力加在10#墩墩頂上。

　　依據(jù)相關(guān)規(guī)范選擇反應(yīng)譜，設(shè)計(jì)地震分組為2，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，地震影響為多遇地震；在地震烈度為8度下得到結(jié)構(gòu)縱橋向的能力譜曲線比需求譜曲線；同時(shí)列出了在一致位移的加載模式下結(jié)構(gòu)的反應(yīng)和抗震能力。

　　根據(jù)資料數(shù)據(jù)分析，該橋在其場(chǎng)地類型與地震設(shè)防烈度條件下縱橋向的抗震能是足夠的，能力譜與需求譜曲線的交點(diǎn)處于塑性范圍內(nèi)，說明在該地震作用下，此時(shí)該橋已經(jīng)進(jìn)入塑性階段。

　　5.不同的地震烈度對(duì)橋梁抗震能力的影響分析。為了研究該連續(xù)剛構(gòu)橋在特定的場(chǎng)地條件下地震烈度的變化對(duì)該橋抗震能力的影響，分別計(jì)算了縱橋向與橫橋向在Ⅱ類場(chǎng)地的條件下7、8、9度時(shí)兩個(gè)方向的地震反應(yīng)與抗震能力。

　　(1)橫橋向：依據(jù)相關(guān)規(guī)范選擇反應(yīng)譜，設(shè)計(jì)地震分組為2，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，地震影響為多遇地震；在地震烈度為7度、8度、9度下得到結(jié)構(gòu)橫橋向的能力譜曲線比需求譜曲線。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，在Ⅱ類場(chǎng)地下地震烈度由7度逐漸變大到9度時(shí)，性能點(diǎn)的位移是越來越大，結(jié)構(gòu)的能力譜與需求譜曲線的交點(diǎn)也由彈性階段進(jìn)入到了塑性范圍內(nèi)，連續(xù)剛構(gòu)橋在7、8、9度地震時(shí)的抗震是足夠的。

　　(2)縱橋向：依據(jù)相關(guān)規(guī)范選擇反應(yīng)譜，設(shè)計(jì)地震分組為2，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，地震影響為多遇地震；在地震烈度為7度、8度、9度下得到結(jié)構(gòu)縱橋向的能力譜曲線比需求譜曲線。

　　根據(jù)數(shù)據(jù)分析，在Ⅱ類場(chǎng)地下地震烈度由7度逐漸變大到9度時(shí)，性能點(diǎn)的位移是越來越大，結(jié)構(gòu)的能力譜與需求譜曲線的交點(diǎn)一直在塑性范圍內(nèi)，連續(xù)剛構(gòu)橋在7、8、9度地震時(shí)的抗震是足夠的。

　　6.不同的場(chǎng)地對(duì)橋梁抗震能力的影響分析。為了研究在地震烈度一定的條件下場(chǎng)地的變化對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋抗震能力的影響，分別計(jì)算了縱橋向與橫橋向在8度的地震烈度下的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類場(chǎng)地條件下的地震反應(yīng)與抗震能力。

　　(1)橫橋向：依據(jù)相關(guān)規(guī)范選擇反應(yīng)譜，設(shè)計(jì)地震分組為2，地震烈度為8度，地震影響為多遇地震；在場(chǎng)地類別為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類下得到結(jié)構(gòu)橫橋向的能力譜曲線比需求譜曲線。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，在8度地震烈度下場(chǎng)地由Ⅰ類逐漸變?yōu)棰纛悤r(shí)，地震反應(yīng)越來越大，抗震性能下降得比較顯著，，性能點(diǎn)的位移是越來越大，連續(xù)剛構(gòu)橋在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類場(chǎng)地條件下的抗震是足夠的。

　　(2)縱橋向：依據(jù)相關(guān)規(guī)范選擇反應(yīng)譜，設(shè)計(jì)地震分組為2，地震烈度為8度，地震影響為多遇地震；在場(chǎng)地類別為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類下得到結(jié)構(gòu)縱橋向的能力譜曲線比需求譜曲線。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，在8度地震烈度下場(chǎng)地由Ⅰ類逐漸變?yōu)棰纛悤r(shí)，地震反應(yīng)越來越大，抗震性能下降得比較顯著，性能點(diǎn)的位移是越來越大，連續(xù)剛構(gòu)橋在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類場(chǎng)地條件下的抗震是足夠的。

　　二、總結(jié)

　　現(xiàn)階段橋梁抗震能力鑒定的方法有許多，每一種方法都有各自的特點(diǎn)，但都有其局限性的一面。本文重點(diǎn)介紹了能力譜方法并對(duì)該方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究分析。能力譜方法所要面臨的主要問題是通過需求曲線與能力譜曲線的疊加來確定結(jié)構(gòu)的特征反應(yīng)點(diǎn)。但是，目前能力譜方法還存在一些弊端有待改進(jìn)。由于連續(xù)剛構(gòu)橋的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際的橋梁工程中其橋型被廣泛的采用。本文結(jié)合實(shí)際，對(duì)靜力彈塑性分析方法進(jìn)行了比全面的概述，并將其運(yùn)用到連續(xù)剛構(gòu)橋的抗震性能評(píng)估中。

　　本文選取了蘭新線上的八盤峽黃河特大橋?yàn)楣こ虒?shí)例，運(yùn)用ATC-40中的能力譜方法評(píng)估了其在全橋模型下的抗震性能，通過分析發(fā)現(xiàn)該橋在設(shè)防烈度和橋址條件下都具有良好的抗震性能。比較了在場(chǎng)地條件一定時(shí)地震烈度的變化對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，通過分析發(fā)現(xiàn)地震烈度越大，其抗震需求也越來越大，性能點(diǎn)的位移也在不斷的變大，地震的反應(yīng)也由彈性狀態(tài)進(jìn)入到塑性狀態(tài)；比較了在設(shè)防烈度一定時(shí)場(chǎng)地的變化對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，通過分析發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地條件越差，地震的反應(yīng)也越大，并且變化的范圍也比較大，性能點(diǎn)的位移在不斷的變大，抗震能力下降得比較快。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]宗德玲.基于PUSH-OVER分析的橋梁抗震能力評(píng)估方法研究[碩士學(xué)位論文D].南京：南京工業(yè)大學(xué)，2004.

　　[2]JTJ004-89，公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，1990.

　　[3]周云．防屈曲耗能支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007．

　　[4]楊溥，李英民，王亞勇等.結(jié)構(gòu)靜力彈塑性分析(push-over)方法的改進(jìn)[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2000，21(1)：44~51.

　　[5]楊薄.結(jié)構(gòu)靜力彈塑性分析(push-over)方法的改進(jìn)[J]，建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2000，21(44).

　　文/唐占峰

  本文關(guān)鍵詞：基于PUSH-OVER分析的橋梁抗震能力評(píng)估方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。