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根据该桥的设计图纸,首先进行了基于延性的抗震设计,但由于桥址处地震烈度较高,固定墩无法满足抗震需求。方案一采用网架球铰支座、四氟板式橡胶支座减隔震方案。在抗震方案比选时,首先采用板式橡胶支座方案,网架球铰支座、四氟板式橡胶支座可以有效地将上部结构的地震效应分配至各墩,但是板式橡胶支座容许位移有限,且仅能依靠摩擦力约束主梁的水平位移,计算表明网架球铰支座、四氟板式橡胶支座变形大于容许变形,存在落梁的风险。
根据表2的计算结果,不难发现方案一所需截面配筋高,而此桥群桩基础的工程量远大于桥墩,因此抗震设计时,控制总体造价的是基础设计方案,应着重研究基础的抗震性能。为了进一步优化桥墩,尤其是桩基的抗震性能,对网架球铰支座、四氟板式橡胶支座、纵向限位挡块及连梁装置等进行研究,针对有代表性的3个设计方案,通过调整支座参数得到工程造价(桩基配筋率低)的方案三。
表3中过渡墩处的位移需求也表明,方案三的网架球铰支座、四氟板式橡胶支座位移控制效果也是好的。方案三使得结构的地震弯矩需求、配筋率低,而且过渡墩的支座位移量小,并且上述各项指标均满足设计要求,为此方案三作为桥梁结构的终抗震设计方案。但是需要指出的是,方案三的计算结果表明,由于桥梁结构的非规则性,桥墩高度变化较大以及墩身较高的联内,过渡墩的位移也会较大,这些位置(如P7,P31,P35 )处应该设置大位移支座。
根据非线性时程计算的位移结果可以看出,相对于横向地震位移,纵向地震位移较大,大达到了50. 3 cm,尤其是在相邻两联墩高变化范围较大的过渡墩处(如P7 , P31, P35 )。在这些过渡墩处,两边的网架球铰支座、四氟板式橡胶支座位移相差较大,因此造成梁间相对位移也过大。在纵向地震下过渡墩处容易发生落梁、撞梁等地震危害,需要采取进一步的措施。
根据3个设计方案的数值分析结果,综合考虑设计、施工中的各种因素,在突出结构性能和经济投入相平衡的原则下,作者得到以下结论和建议:
E2地震下连续梁桥采用网架球铰支座、四氟板式橡胶支座减隔震方案,中间墩及过渡墩墩柱及桩基不利截面的纵、横向地震效应与恒载内力的不利组合值均小于相应截面的抗弯能力,满足规范规定的性能目标。
各种网架球铰支座、四氟板式橡胶支座方案的地震位移需求分析表明,采用减隔震支座方案后,由于要兼顾过渡墩的抗震性能,过渡墩支座相对中间墩刚度小很多,使得该处梁体位移超过支座位移能力,需要附加抗震措施,改善上部结构的地震位移需求。
基于以下3种网架球铰支座、四氟板式橡胶支座布置方案进行分析比较:
工况1:1~5号桥墩全部采用网架球铰支座、四氟板式橡胶支座。
工况2:1}-5号桥墩全部采用网架球铰支座、四氟板式橡胶支座。
工况3:1号、5号桥墩采用网架球铰支座、四氟板式橡胶支座
,4号桥墩采用网架球铰支座、四氟板式橡胶支座。
1. 2计算模型
采用有限元分析软件Midas civil建立各工况下的有限元模型,主梁和桥墩采用弹性梁单元模拟,不考虑桩一土相互作用,墩底固结。网架球铰支座、四氟板式橡胶支座采用弹性连接模拟,高阻尼橡胶支座采用一般连接模拟,其中高阻尼橡胶支座等效双线性恢复力模型见图2。各工况下的支座型号及参数见表to
1. 3地震动输入
地震动输入采用3条桥址场地处75a超越概率为2.5%的人工地震加速度时程曲线,地震反应的分析结结构响应分析
通过对桥梁在E2地震作用下的抗震性能进行计算,就桥墩受力、梁端位移和网架球铰支座、四氟板式橡胶支座变形进行对比分析并总结如下。