铁路高墩大跨度连续刚构桥抗震设计分析

关于高墩大跨径连续钢构桥梁结构抗震设计分析论文关于高墩大跨径连续钢构桥梁结构抗震设计分析论文摘要：随着我国交通事业的发展，高墩大跨径连续钢构桥梁在交通道路建设中运用的越来越多，尤其是我国西南、西北地区，盘山公路等已经不能满足经济发展需要。

但由于地形较为复杂，在道路建设中多采用桥梁，再加上山区为地震多发地带，因而对桥梁设计要求极为严格。

高墩大跨径连续钢构桥梁结构的设计具有良好抗震能力，分析其抗震设计，对于其完善与发展具有重要意义。

关键词：高墩；大跨径：连续钢构梁；抗震设计1 高墩大跨径连续钢构桥简介钢构桥结构较为特殊，是将墩台与主梁整体固结。

其承担竖向荷载时，主梁通过产生负弯矩减少跨中正弯矩。

桥墩作为钢构桥的主体部分，主要承担水平推力、压力以及弯矩三种力。

墩梁固结形式较为特殊，可通过节省抗震支座减少桥墩厚度，借助悬臂施工从而省去体系转换，减少了施工工序。

该结构可保持连续梁无伸缩缝，使行车平顺。

此外还具有无需设置支座和体系转换功能，桥梁结构在顺桥向和横桥向分别具有抗弯和抗扭刚度，为施工提供具有便利。

高墩大跨径连续钢构桥形式优缺点并存，其缺点在于受混凝土收缩、墩台沉陷等因素影响，结构中可产生附加内力。

作为高柔性墩，可允许其上部存在横向变位。

其优点在于弱化墩台沉降所产生的内力，并减轻其对结构的影响。

其突出受力结构表现为桥墩与桥梁固结为整体，通过共同承受荷载进而较少负弯矩；该桥梁结构受力合理，抗震与抗扭能力强，具有整体性好，桥型流畅等优点。

作为高柔性桥墩，可允许桥墩纵横向存在合理变位。

2 桥梁震害的具体表现2.1 支座在地震中支座损坏极为常见，支座遭到破坏后能够改变力的传递，进而影响桥梁其它结构的抗震能力，其主要破坏形式有移位、剪断以及支座脱落等。

2.2 上部结构上部结构遭受震害主要是移位，即纵向、横向发生移位。

移位部位通常位于伸缩缝处，具体表现为梁间开脱、落梁、顶撞等。

有资料显示，顺桥向落梁在总数中所占比例高达90%，由于这种落梁方式会撞击到桥墩侧壁，对下部结构造成巨大冲击力，因而破坏力极大。

高墩桥梁抗震设计摘要：本文结合高墩桥梁自身特点及其在世界各大地震中的震害情况，详细阐述了山区高墩桥梁的抗震概念设计及抗震计算等内容，同时提出了必要的抗震构造措施，为山区高墩桥梁的抗震设计提供了有益的参考。

关键词：高墩桥梁；震害特点；概念设计；抗震计算；抗震措施引言由于地形复杂程度不同，以及公路、铁路基础设施建设要求不同，我国公路、铁路基础设施建设不得不采用许多高墩甚至超高墩桥梁，以跨越河谷和深沟。

据不完全统计：我国已建成的墩高超过100米的仅刚构桥梁已近40座，居世界第一。

在我国西部地区已建或在建的公路、铁路桥梁中，墩高超过40米的高墩桥梁占桥梁总数的40%以上。

表1列出了近年来国内已建成的部分高墩桥梁[1]。

今后，高墩桥梁的应用将越来越多。

表1 部分百米高墩大跨连续刚构桥对于绵延数千公里的公路、铁路线，是联系区域经济的大动脉，也是抗震救灾的生命线[2]。

高墩梁桥墩身重量较大，墩顶主要承受桥跨荷载，这种桥梁结构是抗震不利的结构体系，主要是因为较大的墩顶在发生地震时容易发生位移且支座也很容易破坏，严重时甚至会引起落梁。

此外，高墩桥梁受震害后修复困难，影响地震后生命线的畅通，将给地震区带来严重的第二次灾害。

因此，在高墩桥梁设计过程中，要将抗震因素考虑进去。

1高墩桥梁震害特点总结世界各大地震及汶川大地震的震害[3]，山区高墩桥梁震害总体上具有以下特点：（1）在桥梁选址方面，近场地震的破坏性较大，且地震造成的次生地质灾害巨大。

（2）不规则线形的弯桥和斜桥等桥型在地震中的损毁要比直线桥严重。

（3）整体性差的桥梁，如简支梁桥，容易发生整体垮塌、落梁事故。

具体震害形式表现为：（1）上部结构震害。

上部结构自身震害很少见，常见的有梁体移位和结构碰撞。

移位震害一般发生在伸缩缝处，主要有纵向、横向和扭转移位；梁体纵向移位过大可导致梁跨整体落梁。

（2）下部结构震害。

下部结构震害主要有桥墩破坏、框架墩盖梁及节点破坏和桥台破坏。

第11卷第10期中国水运V ol.11N o.102011年10月Chi na W at er Trans port O ct ober 2011收稿日期：作者简介：余青松，中铁第四勘察设计院集团有限公司。

高墩大跨连续刚构桥抗震性能研究余青松（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430063）摘要：文中以一座高墩大跨连续刚构桥工程设计实例，采用有限元程序sa p2000建立该桥空间有限元计算模型，分析该桥的动力特性特点，采用时程分析法对该桥进行地震反应分析，分析和总结高墩大跨连续刚构桥地震反应的特点和规律，为同类桥梁的抗震设计提供参考。

关键词：高墩；大跨连续刚构桥；动力特性；地震反应中图分类号：U 448.23文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）10-0216-02一、概况随着我国西部大开发的继续深入进行，西部地区桥梁建设得到了很快发展。

西部多为山岭丘陵区，地形、地貌和地质水文条件复杂，高墩大跨连续刚构桥由于其受力简单，施工方便而被广泛采用。

而西部是我国的地震多发区，发震频繁且烈度高，因此，西部山区桥梁设计中一个很重要的课题就是保证桥梁的抗震安全性[1]。

本文以一座高墩大跨连续刚构桥工程设计实例，采用有限元程序s ap 2000建立该桥空间有限元计算模型，分析该桥的动力特性特点，采用时程分析法对该桥进行地震反应分析，分析和总结高墩大跨连续刚构桥地震反应的特点和规律，为同类桥梁的抗震设计提供理论依据。

二、计算模型及动力特性分析1．计算模型某典型高墩大跨连续刚构桥跨径布置为80+145+80m ，主梁为预应力混凝土箱梁，下部结构桥台采用单柱式桥台、桥墩采用薄壁双墩，其中从左至右依次为0号桥台、1号桥墩、2号桥墩以及3号桥台，高度依次为33m 、78.6m 、78.6m 和45m ；桩基均采用群桩基础；引桥为30m 预应力混凝土连续小箱梁桥。

大桥抗震分析采用三维有限单元法，计算采用Sap 2000Non lin ear 程序。

Research Findings | 研究成果 |·9·（1.中铁二院（成都）建设发展有限责任公司，四川 成都 610031；2.重庆市铁路(集团)有限公司，重庆 400023）摘 要：渝怀铁路二线乌江桥采用主跨布置为（98+192+94）m 连续刚构桥结构跨越乌江，梁部采用单箱单室混凝土连续箱梁，桥墩采用倒圆弧矩形薄壁空心墩，3号桥墩采用钻孔桩基础，4号桥墩采用挖井基础。

利用有限元软件Midas 创建全桥有限元模型，分析不同梁高、不同梁宽、主墩不同纵横向尺寸对整体刚度的影响。

结果表明，主梁梁高、梁宽和主墩截面尺寸均对结构刚度有影响。

该桥结构尺寸设计合理，可为后期类似跨度铁路桥梁设计提供参考。

关键词：单线铁路；连续刚构；刚度；高低墩；预应力混凝土中图分类号：U442.5 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）06-0009-03作者简介：董宏伟（1962—），男，本科，高级工程师，研究方向：大跨径桥梁结构设计理论。

1 工程概况1.1 工程介绍渝怀线增建二线是连通重庆与怀化的客货共线铁路，既有的渝怀铁路是“九五”期间国家西部大开发十大重点项目之一，于2000年12月开工建设。

乌江桥位于渝怀二线涪陵至梅江段，线路在通过新涪陵隧道后跨越G319及乌江，随后又进入新磨溪1号隧道。

桥址所处的乌江常年通航，本段河流规划为Ⅲ-（3）级航道，枯水季节江面宽约120m ，三峡蓄水宽约250m 。

在桥址下游270m 左右为既有的渝怀线乌江大桥，主桥采用（66+128+66）m 连续刚构，上跨乌江。

本桥桥址平面图如图1所示。

本桥设计主要特点与难点有：单线铁路，梁宽较小，横向刚度小；桥下地质情况复杂；大小里程主墩高差较大；部分位于曲线；左右边跨不等跨；大里程桥台进入隧道内等特点。

1.2 主要技术标准（1）线路标准：单线，客货共线，设计速度120km/h ，平面位于直线、缓和曲线及圆曲线上，纵向位于平坡及3‰上坡。

大跨径连续刚构桥抗震分析和评价基本方法道路桥梁是一个国家发展经济必需的前提条件。

作者从抗震的角度分析了当前我国的路桥项目的防震工作相关的内容。

标签：大跨径连续刚构桥；抗震分析和评价；抗震设计引言最近几年，我们国家的经济获取了非常显著的发展，此时很多先进的科技工艺开始应用到工作当中，比如路桥项目中大量的使用预应力等科技，目前路桥项目中普遍使用大跨径的连续刚构桥。

特别是在山岭区域，其使用率更高。

现在在建的以及完工的项目中，绝大部分桥梁的高度都超过一百五十米。

但是国家目前制定的抗震资料只适合用到那些高度在一百五十米之下的项目中。

所以对于那些较高高度的项目假如还是使用当前的条例的话，就会导致抗震工作开展不到位。

作者结合当前的设计规范论述了一百五十米之上的桥梁的抗震测评工作。

1 大跨径桥梁抗震分析、评价基本方法通常来说，在我们对大跨径连续桥开展抗震测评工作的时候，要切实的按照如下的环节开展工作：确定地震动输入，相关截面弯矩曲率分析，模型简化和模态分析，地震反应分析和验算，结构抗震措施检查。

1.1 确定地震动输入当前我国的路桥项目参照的是两阶段的抗震思想。

也就是说其设计是按照E1和E2两级设防标准开展的。

通常来讲，E1地震对应的设防标准应按照满足“中震弹性”的要求确定，E2地震对应的设防标准应按“大震可修”的要求确定。

因此，按照要求，E1地震对应使桥梁主体结构处于弹性工作状态的地震，重现期一般取“中震”相应的地震重现期即可，而E2地震对应使桥梁主体结构处于塑性工作状态的地震。

针对A类的项目来讲，它们的设防标准较之于其他的要高一些，这样就会使得投资变多。

所以，在最初的设计的时候，进行桥梁E2阶段的抗震分析时，取两种临界情况下的地震输入E2-1和E2-2，分别对应结构处于塑性区工作的两种临界状态，而E2地震最终所选取的重现期应由主管部门进行经济性比较后确定。

E2地震对应的设防标准最终确定后，再对桥梁进行E2阶段的抗震分析，然后结合分析进行测评工作。

山区高墩大跨连续刚构桥的抗震性能研究我国幅原辽阔,全国各地自然特性相差悬殊,情况十分复杂,尤其是西南山区,地形复杂,山高谷深,在该区域修建铁路,不可避免地需要跨越深沟深谷,使得大量大跨超高墩桥梁出现在该区域。

本文以西部山区某高墩大跨刚构桥为例进行了抗震性能分析,运用有限元分析软件MIDAS/Civil建立有限元模型,采用反应谱法和时程分析两种方法对高墩刚构桥进行了抗震分析,探讨了墩高变化以及轨道刚度对桥梁抗震性能的影响。

主要内容如下：本文首先回顾了桥梁震害及连续刚构桥的抗震研究现状,然后对静力法、反应谱法、时程分析法和随机振动法进行归纳总结。

建立桥梁有限元模型,并进行了动力特性分析。

分别利用反应谱法和时程分析法计算了大桥在设计地震和罕遇地震两种工况下的内力及位移响应,并对响应结果进行了对比分析。

基于时程分析的结果,对桥墩进行了延性验算,并对验算结果进行了相关讨论。

分析墩高变化对桥梁动力特性的影响,并研究了地震作用下桥墩的内力、位移随墩高的变化规律。

建立了考虑无砟轨道系统的桥梁有限元模型,分析轨道刚度对桥梁动力特性的影响,通过采用动态时程法,分析地震作用下轨道刚度对桥梁的内力、位移的影响。

大跨度连续刚构桥高墩抗震分析摘要】以七古寺大桥主桥为研究对象，采用MIDAS/Civil有限元程序建立桥梁空间有限元计算模型，对大跨度连续刚构桥的高墩进行动力和抗震分析。

计算结果表明，桥梁第1阶振动模态为顺桥向振动，第2阶和第3阶振动模态为横桥向振动，桥墩的顺桥向和横桥向刚度较小，主梁的竖向刚度较大；在顺桥向和横桥向地震荷载分别作用下，桥梁产生较大的水平力，其中主梁产生的水平力比桥墩大，桥墩顶部水平位移较大，墩顶和墩底截面弯矩较大，为设计最不利控制截面。

【关键词】连续刚构桥；高墩；动力分析；抗震分析【Abstract】In this paper, a 3-dimensional finite element calculating model is established for the main bridge of Qi-Gusi bridge, which is a long span continuous rigid bridge, by using software MIDAS/Civil to analyse its high pier's dynamic and anti-seismic characteristics. The calculated results indicate that the first vibration mode of this bridge is longitudinal vibration, while transverse vibration follows in second and third vibration modes. The longitudinal and transverse rigidities of high pier are weaker than the vertical rigidity of main girder. Under longitudinal and transverse seismic loads respectively, large horizontal force is generated, which is more caused by main girder than by high pier. The horizontal displacement on the top of high pier is obvious as well as the sectional moments on the top of it and at the bottom of it. As a result, they are considered the most disadvantage control sections for design.【Key words】 Continuous rigid bridge；High pier；Dynamic analysis；Anti-seismic analysis1. 引言大跨径连续刚构桥是山区桥梁常用的结构形式，一般利用主墩的柔性来适应桥梁的纵向变形，由于它具有优越的结构性能、良好的经济指标，越来越显示出巨大的发展潜力［1］。

2010年2月第2期(总137) 铁　道　工　程　学　报JOURNAL OF RA I L WAY E NGI N EER I N G S OC I ETY Feb 2010NO.2(Ser .137) Ξ　收稿日期:2009-08-06　ΞΞ作者简介:吴延伟,1973年出生,男,高级工程师。

文章编号:1006-2106(2010)02-0054-06大跨度连续刚构桥罕遇地震下抗震分析Ξ吴延伟ΞΞ(中铁第一勘察设计院集团有限公司,　西安710043)摘要:研究目的:新建风陵渡黄河特大桥位于八度地震区,在跨越黄河主河道时,为满足航运和过洪要求,其主跨必须采用百米以上大跨度,这便对跨主河道的主桥提出了相当高的设计标准。

本文通过有限元程序对主桥结构进行的静力及动力分析,介绍了大跨度连续刚构桥延性设计方法。

研究结论:随着土木工程设计理念的不断更新,工程技术人员需要重新审视桥梁结构的防灾减灾设计,对大型复杂桥梁进行抗震延性设计是十分必要的。

本文通过对于高烈度地震区大跨度连续刚构桥在罕遇地震下的抗震分析,提供了一种有效的延性设计方法。

即通过非线性时程分析得到桥墩内力、位移等反应结果以后,将反应结果与各桥墩进行Pushover 分析后得到的屈服抗力相比较,最终判定全桥是否有足够延性抗震能力。

关键词:大跨度桥梁;连续刚构;罕遇地震;弹塑性;抗震分析中图分类号:T U352;P315.7 文献标识码:ASe is m i c Analysis of Large Span Conti n uous Ri gi d Frame Br i dge Under RarelyStrong EarthquakeW U Yan -we i(China Rail w ay First Survey and Design I nstitute Gr oup Co .L td .,Xi’an,Shanxi 710043,China )Abstract:Research purposes:Ne w Fenglingdu B ridge Acr oss the Yell ow R iver is l ocated in the eight -degree seis m ic area .Its main s pan cr ossing the mainstrea m channel of the Yell ow R iver is required t o be l onger than 100meters t o meet the needs of shi pp ing and fl ood contr ol,s o the higher design standard should be adop ted t o the main s pan of the bridge .Thr ough the static and dyna m ic analyses of the structure of the main s pan with finite -ele ment p r ogra m ,this paper intr oduces the ductility design method for large s pan continuous rigid fra me bridges .Research conclusi on s:W ith the rene wal of the concep t on civil engineering design,the technician should pay more attenti on t o the bridge structure design f or disaster p reventi on and reducti on of bridge .It is necessary t o make theductility design f or earthquake resistance t o co mp licated bridges .Thr ough seis m ic analysis of large s pan continuous rigid fra me bridge in intense earthquake area under rarely str ong earthquake,this paper offers an effective ductility design method .Na mely,using non -linear te mporal analysis method gains the f orce and dis p lace ment of the p iers,and comparing the res ponse results with the yield -resistant capacity of each p ier gained thr ough Pushover analysis deter m ines whether the bridge has enough ductile earthquake -resistant capacity or not .Key words:large s pan bridge;continuous rigid fra me;rarely str ong earthquake;elastic -p lasticity;seis m ic analysis 在钢筋混凝土桥梁结构的抗震设计中,应考虑结构进入弹塑性变性阶段后的动力特性和抗震性能。

高墩大跨度曲线连续刚桥优化设计及其地震响应时程分析的开题报告一、选题背景在交通基础设施建设中，大跨度连续刚桥是重要的桥梁类型之一。

同时，地震是在桥梁设计中必须考虑的重要因素之一。

因此，通过对高墩大跨度曲线连续刚桥进行优化设计，以提高其地震响应能力，对于保障道路交通安全和保障人民生命财产安全都是有重要意义的。

二、研究内容本次研究的主要内容是高墩大跨度曲线连续刚桥优化设计及其地震响应时程分析。

研究主要包括以下几个方面：1. 高墩大跨度曲线连续刚桥结构优化设计：通过对大跨度曲线连续刚桥的结构进行优化设计，提高其抗震性能和安全性能。

2. 桥梁地震响应时程分析：通过对高墩大跨度曲线连续刚桥进行地震响应时程分析，确定桥梁的抗震性能，以及包括桥墩、支座、梁等部位的最大应力和变形等。

3. 结构的优化设计：根据地震时程分析结果，结合桥梁的实际使用情况，对结构进行调整和优化，提高抗震能力，同时满足安全性能的要求。

三、研究意义本次研究主要有以下几个方面的意义：1. 提高桥梁的抗震能力：对高墩大跨度曲线连续刚桥进行优化设计，使其能够更好地抵御地震的影响，保障经济发展和人民生命财产的安全。

2. 推动桥梁建设的创新发展：通过对桥梁设计和结构优化的研究，推动桥梁建设的创新发展，构建更加安全、可靠和高效的交通基础设施体系。

3. 对未来桥梁建设的启示：本次研究为未来桥梁建设提供了新的思路和方法。

未来可根据本研究成果进一步深入研究和探索，为桥梁建设提供更加高效安全的解决方案。

四、研究方法本次研究主要采用以下方法：1. 理论分析方法：对大跨度曲线连续刚桥的结构和地震响应进行理论分析和研究。

2. 数值模拟方法：采用有限元模拟软件对大跨度曲线连续刚桥进行仿真模拟，获取桥梁的应力分布、变形参数。

3. 数据分析方法：通过统计和分析模拟数据，获取桥梁在地震时发生的变形和应力分布规律，以及结构调整的优化方案。

五、研究计划本次研究计划分为以下几个阶段：1. 研究大跨度曲线连续刚桥的结构特点，确定桥梁结构优化方案。