【摘要】：為了研究擋塊強(qiáng)度對(duì)不規(guī)則連續(xù)梁橋橫向地震響應(yīng)的影響,基于擋塊的簡(jiǎn)化非線性滯回分析模型,采用動(dòng)態(tài)時(shí)程分析法對(duì)比研究了擋塊強(qiáng)度對(duì)橋梁關(guān)鍵部位地震響應(yīng)及其差異性的影響。在此基礎(chǔ)上,以各墩盡可能均勻分擔(dān)地震力為目標(biāo),對(duì)擋塊強(qiáng)度進(jìn)行了優(yōu)化分析。研究表明:隨著擋塊強(qiáng)度的提高,各墩處主梁位移和支座變形顯著減小,但各墩內(nèi)力、曲率需求不斷增大,剛度越大的橋墩增幅越大,導(dǎo)致各墩地震力分配的差異增大;通過(guò)在各墩處設(shè)置不同強(qiáng)度的擋塊,不僅可使各墩剪力需求減小,而且可使各墩剪力需求更加接近,有利于橋墩的抗震安全。

度研究擋塊的影響值得商榷。不規(guī)則連續(xù)梁橋由于自身剛度和質(zhì)量分布的不均勻，各墩之間的地震響應(yīng)存在明顯的差異，擋塊強(qiáng)度的變化勢(shì)必會(huì)改變各墩的剛度分布，造成個(gè)別橋墩受力過(guò)于集中。鑒于此，本文從不規(guī)則連續(xù)梁橋各墩地震響應(yīng)需求的差異性，以及地震力合理分配、保護(hù)支座和限制主梁位移等角度出發(fā)，探討擋塊強(qiáng)度的影響，并對(duì)擋塊的最優(yōu)強(qiáng)度進(jìn)行了探討。研究成果可為不規(guī)則梁橋的抗震設(shè)計(jì)與加固提供參考。1分析橋例及有限元模型1.1工程概況某山區(qū)高速公路橋梁一聯(lián)為6等跨小箱梁雙幅連續(xù)梁橋，單跨長(zhǎng)30m。如圖1(b)所示，主梁由3片C50小箱梁拼成，橋面總寬12.25m;每片箱梁下安置4個(gè)圓板橡膠支座，每側(cè)2個(gè)，其規(guī)格為:2#、3#、4#和5#墩上GYZ400×99mm，1#和6#墩上GYZ300×85mm。圓形雙單柱式橋墩直徑為1.5m，高度見(jiàn)圖1(a);蓋梁高1.5m，順橋向尺寸為1.2m，橫橋向?yàn)?0.2m，蓋梁兩側(cè)分別設(shè)置一個(gè)梯形截面的鋼筋混凝土擋塊，擋塊高0.5m，底邊寬0.5m，頂邊寬0.3m，長(zhǎng)1.2m，根據(jù)文獻(xiàn)［10］，擋塊強(qiáng)度為847kN，為單個(gè)橋墩上支座反力之和的37.65%;基礎(chǔ)為鐖1.8m的樁柱，下部構(gòu)造均采用C40混凝土。圖1典型不規(guī)則連續(xù)梁橋Fig．1Atypicalexampleofanonstandardcontinuousgirderbridge1.2有限元模型采用OpenSEES［11］軟件建立有限元模型。主梁采用線彈性梁?jiǎn)卧M;橋墩采用彈塑性纖維梁柱單元模擬，其中，混凝土采用Kent-Scott-Park本構(gòu)模型，約束混凝土的抗壓強(qiáng)度和極限應(yīng)變等參數(shù)根據(jù)Mander公式確定;鋼筋采用簡(jiǎn)化的理想彈塑性雙線性本構(gòu)模型。板式橡膠支座結(jié)合AASHTO-LRFD［1］和《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/TB02-01—2008)［3］采用相互解耦的4個(gè)線彈性連接單元模擬支座在2個(gè)水平方向、1個(gè)豎向以及繞縱橋向轉(zhuǎn)動(dòng)

·88·工程抗震與加固改造2015年12月EarthquakeResistantEngineeringandRetrofittingDec．2015地震波沿橫橋向輸入，不考慮縱橋向和豎向地震作用的影響。為方便表述，分別將其命名為地震波No．1和No．2。圖2鋼筋混凝土擋塊簡(jiǎn)化滯回模型Fig．2Simplifiedhystereticanalyticalmodelforreinforcedconcreteretainers圖3典型橋例的有限元分析模型Fig．3FEanalyticalmodelforthetypicalillustrativegirderbridge圖4地震波No．1和No．2加速度時(shí)程Fig．4AccelerogramsofgroundmotionsNo．1andNo．22地震反應(yīng)分析主橋采用雙柱墩，，根據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，本文選取雙柱墩的右側(cè)墩柱進(jìn)行闡述。此外，下文圖中的“初始”、“無(wú)擋塊”、“固結(jié)”、5%、……、30%、35%、50%，分別指的是“實(shí)際擋塊”、“不設(shè)擋塊”和“橫向固結(jié)”，以及擋塊強(qiáng)度分別等于其所在橋墩支座反力之和的5%、……30%、35%、50%等分析工況。2.1擋塊強(qiáng)度對(duì)橋梁位移及變形的影響由圖5可知，隨著擋塊強(qiáng)度的增大，主梁在各墩處的位移值逐漸減小，而位移差卻逐漸變大。以3#和5#墩為例，在No．1作用下，當(dāng)擋塊強(qiáng)度由5%增至50%時(shí)，3#墩處主梁位移增大了5.97%，5#墩處減少了39.6%;在位移差方面，當(dāng)沒(méi)有擋塊時(shí)，3#墩和5#墩處主梁的位移分別為0.048m和0.055m，幾乎一致，當(dāng)擋塊強(qiáng)度分別為5%、50%時(shí)，3#墩和5#墩處主梁的位移分別為0.035m和0.025m、0.037m和0.015m，位移差異越來(lái)越大。在No．2作用下，盡管規(guī)律不如No．1那么明顯，但基本趨勢(shì)是一致的。可見(jiàn)，非規(guī)則梁橋主梁橫向位移的大小與分布都與擋塊的強(qiáng)度密切相關(guān)。由圖6可知，隨著擋塊強(qiáng)度的增大，支座剪切變形逐漸減小，且各墩處支座的變形有逐漸接近的趨勢(shì)。以3#和5#墩為例，在No?
【作者單位】： 重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院;同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào):51408089) 交通運(yùn)輸部應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2014319814210) 山區(qū)橋梁與隧道工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地開(kāi)放基金(CQSLBF-Y14-2)
【分類號(hào)】：U442.55

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