刘家峡大桥结构易损部位地震反应分析

邢庆儒

（甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司，甘肃兰州730030）

刘家峡大桥结构易损部位地震反应分析

邢庆儒

（甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司，甘肃兰州730030）

依托刘家峡大桥对悬索桥在地震作用下各关键结构进行了易损部位判断，并对易损部位进行了承载力验算。关键词：地震作用；反应谱方法；；易损部位承载力检算

0　引言

大跨度悬索桥结构复杂，为了更有效地进行全桥的抗震性能分析检算，首先需要对全桥的地震易损部位进行初步筛选确定，然后再针对地震易损部位进行详细的分析［1-3］。

1　加劲梁

根据有限元分析结果，将E2水准偶然组合内力值和基本组合内力值进行比较分析，确定易损部位。两种组合作用下加劲梁纵向弯矩对比见图1所示，横向弯矩对比见图2所示，竖向剪力对比见图3所示，横向剪力对比见图4所示。

图1　加劲梁纵向弯矩对比表

图2　加劲梁横向弯矩对比表

图3　加劲梁竖向剪力对比表

图4 加劲梁横向剪力对比表

由图1～图3可见，基本组合加劲梁纵向弯矩最大值是偶然组合纵向弯矩最大值的2.04倍，基本组合横向弯矩最大值是偶然组合横向弯矩值最大值的3.13倍，基本组合竖向剪力最大值是偶然组合竖向弯矩值最大值的2.15倍，基本组合横向剪力最大值是偶然组合横向弯矩值最大值的1.42倍。说明E2水准下，偶然组合最大值远小于基本组合最大值，偶然组合不控制设计，大震下加劲梁结构仍处于弹性［4-5］。

2　缆索系统

缆索系统包括主缆、吊索和索鞍等构造，缆索系统应力状态主要反映在主缆轴向力上，可通过主缆轴力来分析缆索系统受力状况。根据有限元分析结果，将E2水准偶然组合内力值和基本组合内力值进行比较分析，确定易损部位。两种组合作用下主缆轴力见图5所示。

图5　主缆轴力对比图

由图5可见，基本组合主缆最大轴力是偶然组合最大值的1.34倍，说明E2水准下，偶然组合最大值小于基本组合最大值，偶然组合也不控制设计，大震下缆索系统仍处于弹性。

3　桥塔

桥塔是抗震分析的重点结构，根据有限元分析结果，将E2水准偶然组合内力值和基本组合内力值进行比较分析，确定易损部位。两种组合作用下桥塔纵向弯矩见图6所示，横向弯矩对比见图7所示。

图6　桥塔纵向弯矩对比图

图7　横向弯矩对比图

由图6、图7可见，E2水准下，偶然组合最大值大于基本组合最大值，偶然组合控制设计。塔底和距塔底45 m处截面是潜在易损部位，应进行检算。

4　易损部位的承载力检算

根据前面的分析，塔底和距塔底45 m处截面是易损部位。刘家峡大桥属于A类桥梁，E1地震作用下结构一般不受损坏或不需要修复，可继续使用；E2地震作用下结构可发生局部轻微损伤，不需要修复或经简单修复可继续使用［6，7］。

E1地震作用下桥塔潜在易损部位检算见表1所示，E2地震作用下桥塔潜在易损部位检算见表2所示。

表2　E2地震作用下塔身易损部位承载力检算表

从表1可见，在E1地震作用下，桥塔易损部位最大弯矩值小于初始屈服弯矩，桥塔承载力满足规范要求。

从表2可见，在E2地震作用下，桥塔易损部位最大弯矩值小于等效屈服弯矩，桥塔承载力满足规范要求。

5　结论

本文以刘家峡大桥为工程依托，针对该悬索桥各关键结构的易损部位，利用反应谱方法进行地震效应分析，并分别对比各作用组合下的最大控制值，在E1和E2作用下进行承载力检算，较好地进行了控制设计。本文设计思路方法对后续的悬索桥地震作用下的效应分析具有一定的借鉴作用。

［1］ 陈仁福.大跨悬索桥理论［M］.成都：西南交通大学出版社，1994.

［2］ 雷俊卿，郑明珠，徐恭义.悬索桥设计［M］.北京：人民交通出版社，2002.

［3］ 铁道部大桥工程局桥梁科学研究所.悬索桥［M］.北京：人民交通出版社，2011.

［4］ 张行，李黎，龙晓鸿.大跨度悬索桥地震反应分析及其抗震性能评价［J］.工程抗震与加固改造，2007（2）：85-88.

［5］ 胡世德，范立础.江阴长江公路大桥纵向地震反应分析［J］.同济大学学报，1994（4）：433-438.

［6］ 周雍年，周正华，于海英.设计反应谱长周期区段的研究［J］.地震工程与工程振动，2004（2）：15-18.

［7］ 刘春城，郭丽波，李福军.非一致激励下自锚式悬索桥的非线性地震反应分析［J］.武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2007（10）：864-867.

U442.55

B

1009-7716（2015）02-0052-02

2014-10-14

邢庆儒（1973-），男，甘肃会宁人，工程硕士，高级工程师，副总工程师，主要从事公路及市政桥梁工程设计工作。