大跨度连续刚构桥动力特性研究(2)

4.1 纵向计算

主墩上88～97节点纵向位移反应如图8所示，可以看出当地震波3作用其上时，墩体结构所受影响较其他两种地震波大。其中，主墩在88节点（墩顶部）最大纵向位移反应可达0. m；墩底处纵方向位移反应，因与承台处刚性固结，故位移反应较小，为0.01957m。

图8 纵向主墩位移

4.2 横向计算

主墩上88～97点横向位移反应如图9所示，可以看出在地震波1作用时，墩体结构横向位移反应较大，在88节点（墩顶部）横向位移反应最大可达0.03016m；在97点（墩底部）反应最小，可达0.00484m。横向位移反应在主墩上从墩顶至墩底逐渐减小。

图9 横向主墩位移

从图8及图9可以得出，随着桥墩高度的增加，桥墩上所取的10个点在桥梁纵方向上位移增大，说明桥墩高差对于体系单元的位移影响呈正比；在结构横向位移所得图表结果来看，墩位移仍同墩位相对高度呈正相关关系，随墩高增大位移增大，其中地震波1（1940，E1 Centro Site，270 Deg）、地震波 3（1952，Taft Lincoln school，Vertical）分别对桥墩横向和纵向位移影响较大。说明在设计以及施工方面，需考虑结构塑性，注意材料刚度，调节构件的韧性，从而提高结构整体抗震稳定性。

4.3 应力分析

图10 主墩应力大小

在地震波中，最大应力值的绝对值如图10所示。

在地震波3作用下，桥梁结构承受的应力较大，最大值位于99节点，绝对值大小为14.3MPa；最小值出现在94节点，绝对值为3.30 MPa。整条曲线并非单调曲线，墩顶与墩底处应力的绝对值远大于桥墩中部，应力绝对值的最小值出现在墩顶以下16m处，最小值为3.3MPa。故由此可知，地震波作用下，墩体结构中墩顶与墩底处为应力较大部位，其中墩底处所受应力绝对值大于墩顶处应力绝对值。

在工程实践中，应充分考虑钢筋混凝土墩体在外部动力荷载作用下的抗扭抗剪能力，对桥墩应力较大部位采取增加箍筋，调整混凝土标号等措施对墩体结构进行加强[6]。

5 结语

总结以上结果，针对王家庄大桥建立有限元模型，通过对该桥的动力特性进行研究，得出以下结论：

（1） 该桥的振型主要以梁墩横向振动为主，第1阶纵向飘移的自振周期为5.09s，且全桥的振幅最大值出现在墩顶位置。

（2） 随着桥墩高差的增加，梁体自振频率增大，其中横向位移反应较大，纵向位移反应较小。前10阶各振型呈现周期变化规律。

（3） 桥墩所受地震作用下，应力随桥墩不同高度变化，应力变化非单调曲线，墩体结构中墩顶与墩底处为应力较大部位，墩身中间部位出现应力最小值。

（4） 此类大跨度刚构桥进行抗震设计时，为了改善梁体的动力性能并提高整体刚度，在允许的情况下宜采用增大基础埋置深度的措施。

文章来源：《金属功能材料》 网址: http://www.jsgncl.cn/qikandaodu/2021/0626/630.html