某引桥弹塑性地震性能分析

孙福维 陈 泉

(武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉 430023)

某引桥弹塑性地震性能分析

孙福维 陈 泉

(武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉 430023)

结合工程实例，建立了空间有限元仿真模型，对其进行了相应的时程分析，并对固结墩在罕遇地震作用下的抗震性能进行了研究，结果表明该处桥墩在罕遇地震作用下塑性变形满足规范设计要求，分析结果可为该桥的设计提供参考。

非线性时程分析，Takeda模型塑性铰，延性

0 引言

许多结构在罕遇地震作用下都会产生相当大的非弹性变形。而最新的JTG/T B02-01-2008公路桥梁抗震设计细则就是采用两阶段抗震设计，第一阶段设计是指弹性抗震设计；第二阶段抗震设计是指采用延性抗震设计方法。本文主要以某工程引桥为工程背景，采用Takeda模型塑性铰，建立桥梁的有限元模型，对其进行非线性动力时程分析，为桥梁的延性抗震设计提供参考。

1 工程概况及有限元模型

本引桥工程为一座(6×20 m)预应力混凝土连续梁结构。全桥立面图如图1所示，固结墩为3号墩。本文以其为分析对象，对其进行非线性动力时程分析。桥梁上部结构为预应力混凝土连续箱梁结构，箱梁全宽2 200 cm，梁高110 cm，梁体为单箱六室截面，顶板及底板厚度均为22 cm，单个腹板厚度40 cm。下部结构为横向两个花瓶形板式墩，每个板式墩配一个承台，承台下接两根钻孔灌注桩，桩径120 cm。墩顶设盆式橡胶支座，支座布置图见图2。其设计技术标准为以下所示：桥梁设计荷载等级为：城—A级；设计车速：60 km/h；抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设防分类为乙类，设计方法为A类，按8度构造措施设防；根据以上条件，建立全桥有限元模型如图3所示。

2 弯曲滞回曲线计算模型

在过去的三十多年中，在大量实验研究的基础之上，国内外提出了许多种钢筋混凝土构件的恢复力模型，总的来说可以分为曲线型和折线型两大类；虽然曲线型恢复力模型与实际工程较为接近，但其给出的刚度是连续变化的，刚度的确定及计算方法上存在不足。所以本文采用折线型恢复力模型，常用的折线型恢复力模型有双线性(Bi-1inear)型、Clough模型及Takeda模型等。

本文计算中采用Takeda模型，Takeda模型的最大特点是考虑了卸载刚度的退化。图4为非对称Takeda三直线模型的骨架曲线，图中，K1～K5为不同变形区域的刚度，Uy1～Uy4为屈服变形，Fy1～Fy4为屈服荷载。

3 计算结果

本文采用三条地震波，地震波的时间为40 s。其波形如图5所示。

三条波作用下，固结墩塑性铰的弯矩—曲率滞回曲线如图6，图7所示。

三条波作用下，固结墩墩顶位移时程分析结果如图8，图9所示。

从表1可以发现，罕遇地震作用下，本桥固结墩顺桥向与横桥向均进入了屈服阶段，需对其进行延性验算或最大位移验算。验算结果表明本桥满足规范要求的抗震设防目标。

4 结语

表1 横桥向激励下结果

本文以某引桥为工程背景，给出了连续梁弹塑性地震性能分析的计算模型，进行了弹塑性地震分析及墩顶最大位移的计算。研究方法可为同类工程提供参考。

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Seismic analysis of the elastic-plastic performance of the approach bridge

SUN Fu-wei CHEN Quan

(WuhanMunicipalEngineeringDesignInstituteCo.,Ltd,Wuhan430023,China)

Combining with engineering example, the paper establishes the spatial finite element simulation model, carries out corresponding time-history analysis, and studies the seismic performance of the consolidating pier under the rare earthquake. Results show that: the plastic deformation of the bridge pier meets the design requirement. Therefore, the analysis results can provide some guidance for the bridge design.

nonlinear time history analysis, Takeda model plastic hinge, ductility

1009-6825(2014)11-0189-02

2014-01-21

孙福维(1982- )，男，硕士，工程师； 陈 泉(1976- )，男，硕士，高级工程师

U442.55

A