最终版 - -三门峡黄河公铁两用大桥主、引桥结构抗震性能分析报告

三门峡黄河公铁两用大桥

结构抗震性能分析报告

（初步设计）

中铁大桥勘测设计院集团有限公司

二○一三年六月

中铁大桥勘测设计院集团有限公司

计算：阮怀圣

复核：何友娣、李龙安

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三门峡黄河公铁两用大桥结构抗震性能分析

目录

1、采用的规范及参考依据 ............................................................................................................. 1 2、结构抗震设防标准的确定 ......................................................................................................... 1 3、工程概况及地震动输入 ............................................................................................................. 3

3.1主桥 .................................................................................................................................... 3 3.2 南岸引桥 ........................................................................................................................... 5 3.3北岸引桥 ............................................................................................................................ 8 3.4地震动输入 ...................................................................................................................... 11 4、主桥结构抗震性能分析（84+9×108+84m连续钢桁梁） ...................................................... 16

4.1结构动力特性分析 .......................................................................................................... 16

4.1.1计算图式 ............................................................................................................... 16 4.1.2边界条件 ............................................................................................................... 17 4.1.3 结构动力特性 .................................................................................................... 19 4.2结构抗震性能分析 .......................................................................................................... 21

4.2.1 多遇地震作用下结构地震响应 .......................................................................... 21 4.2.2 设计地震作用下结构地震响应 .......................................................................... 22 4.2.3 罕遇地震作用下结构地震响应 .......................................................................... 24 4.3 抗震销抗剪强度的确定 ............................................................................................... 25 5、南岸引桥结构抗震性能分析（32.7m T梁、55+82+55m连续箱梁） ................................. 28

5.1结构动力特性分析 .......................................................................................................... 28

5.1.1计算图式 ............................................................................................................... 28 5.1.2边界条件 ............................................................................................................... 29 5.1.3 结构动力特性 ...................................................................................................... 32 5.2结构抗震性能分析 .......................................................................................................... 37

5.2.1 多遇地震作用下结构地震响应 .......................................................................... 38 5.2.2 设计地震作用下结构地震响应 .......................................................................... 41 5.2.3 罕遇地震作用下结构地震响应 .......................................................................... 47

6、北岸引桥结构抗震性能分析（40.7m箱梁） ........................................................................ 50

6.1结构动力特性分析 .......................................................................................................... 50

61.1计算图式 ................................................................................................................ 50 6.1.2边界条件 ............................................................................................................... 51 6.1.3 结构动力特性 ...................................................................................................... 54 6.2结构抗震性能分析 .......................................................................................................... 58

6.2.1 多遇地震作用下结构地震响应 .......................................................................... 59 6.2.2 设计地震作用下结构地震响应 .......................................................................... 61 6.2.3 罕遇地震作用下结构地震响应 .......................................................................... 65

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1、采用的规范及参考依据

1）、《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005） 2）、《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）

3）、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005） 4）、《铁路桥涵地基与基础设计规范》（TB10002.5-2005） 5）、《高速铁路设计规范》（试行）（TB10621-2009）

6）、《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）（2009年版） 7）、中华人民共和国行业推荐性标准《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）

8）、山西省地震工程勘察研究院《运城至三门峡铁路重点工程场地地震安全性评价报告》（2011.01）

2、结构抗震设防标准的确定

依据《铁路工程抗震设计规范》，本桥主桥、南北两岸引桥的抗震设防类别为B类，结构抗震设防目标见表2-1：

表2-1 主桥结构抗震设防目标

地震作用 多遇地震 设计地震 罕遇地震 抗震设防 水准 50年63.2% 50年10% 50年2% 抗震设防部位 桥梁结构 桥梁上、下部连接构造 钢筋砼桥墩 抗震设防目标 处于弹性工作阶段，地震后不损坏或轻微损坏，能够保持其正常使用功能。 处于非弹性工作阶段，地震后可能损坏，经修补，短期内能恢复其正常使用功能。 处于弹塑性工作阶段，地震后可能产生较大破坏，但不出现整体倒塌，经抢修后限速通车。 注：（1）多遇地震作用需考虑重要性系数1.5。

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根据《运城至三门峡铁路重点工程场地地震安全性评价报告》可知：本桥场地设计地震动加速度反应谱为：

Sa(T)=Amax?(T)

其中，Amax为设计地震动峰值加速度，?(T)为设计地震动加速度放大系数反应谱，其谱值β(T)的表达式为：

动力放大系数的表达式为：

?1?1?(?max?1)(T?0.04)/(T1?0.04)?(T)???? ?max??max(Tg/T)? ?0?T?0.040.04?T?TT?T?T1gg1T?T?6式中：T—反应谱周期（s）；

T1—反应谱平台的起点周期（s）； Tg—反应谱的特征周期（s）；

β(T)为对应于周期T的相对反应谱值，?max为相对反应谱的最大值，

?为衰减系数。

场地设计规准谱特征参数见表2-2所示：

表2-2 场地设计规准谱特征参数（阻尼比5%）

场地 超越概率 50年63.2% T1?s? 0.1 0.1 0.1 Tg?s? 0.46 0.58 0.76 Amax?g? ?max 2.20 2.30 2.35 ? 1.10 1.07 1.08 0.058 0.180 0.370 黄河西岸 地表 50年10% 50年2% 中铁大桥勘测设计院集团有限公司

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3、工程概况及地震动输入

3.1主桥

（84+9×108+84）m连续钢桁结合梁，桥长1142.5m，为一联布置。为满足抗震要求，主墩1～10号墩顶设置双曲面减隔震支座，0、11墩顶设置普通球型支座，其中5、6号墩顶支座纵向设置抗剪销，保证在正常运营阶段5、6号墩纵向固定。桥式立面布置如图3-1所示：

图3-1 主桥（84+9×108+84m连续钢桁梁）桥式立面布置图

横断面布置见图3-2。

图3-2 主桥横断面布置图（单位：cm）

主桁桁高15m，主桁全宽27.2m，中、边桁中心距13.6m。上层公路桥面全宽32m。下层铁路桥面在上游侧边桁与中桁之间布置运三铁路双线，线间距4.2m，在下游侧边桁与中桁之间布置蒙西通道双线，线间距4m。蒙西通道与运三铁路线间距9.5m。

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墩身采用门型空心墩，主墩墩帽横桥向宽32.8m，顺桥向宽6.6m，高2m。墩身顶部横桥向宽32.2m，顺桥向宽6，壁厚0.8ｍ，采用纵横向双向内外变坡，外侧坡率30：1，内侧坡率45：1，壁厚由上而下不断变厚；门洞横向宽11.4m。边墩墩帽横桥向宽32.8m，顺桥向宽5.8m，高2m。墩身顶部横桥向宽32.2m，顺桥向宽5.2，壁厚0.7ｍ，采用纵横向双向内外变坡，外侧坡率35：1，内侧坡率50：1，壁厚由上而下不断变厚；门洞横向宽12.6m。

主墩（1～10号墩）基础采用40根φ2.0ｍ钻孔桩，呈行列式布置；承台尺寸为42.1×24.4×4.5ｍ。加台尺寸为38.4×13.6×2ｍ。边墩（0、11号墩）基础采用28根φ2.0ｍ钻孔桩，呈行列式布置；承台尺寸为39.2×18.8×4.5ｍ。

主墩构造见图3-3。

图3-3 主桥主墩结构图（单位：cm）

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3.2 南岸引桥

南岸公铁合建段引桥公路采用平曲线逐渐与铁路分离，直至完全分开，本段同是分岔段。上层公路采用32.7m预应力混凝土连续箱梁，下层铁路采用32m预应力混凝土简支T梁。全长294.302m，为9孔32m梁，公路纵向分两联布置。其中主桥至S06号墩之间在铁路桥面两侧设置声屏障。南岸引桥桥式立面布置图见下图所示：

图3-4南岸引桥桥式立面布置图

（1）公路32.7m预应力混凝土连续箱梁

公路桥面全宽32m，主梁分两幅布置，两幅间净距0.5m。单幅主梁采用单箱单室截面，顶板宽15.75m，桥面横坡2.0%，底板宽6.5m，梁高2.0m。主梁两侧各悬臂3.875m，顶板悬臂端部厚度20cm，根部厚度65cm。截面顶板厚度28cm，底板厚度25cm，腹板厚度50～80cm。主梁结构如图3-5所示。

图 3-5 公路32.7m预应力混凝土连续箱梁结构图（单位：cm）

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（2）蒙西通道32m预应力混凝土简支T梁

蒙西通道32m预应力混凝土简支T梁采用全线统一的通用参考图。不设置声屏障的T梁对应通用图图号为“蒙西华中桥2105”，设置声屏障的T梁对应通用图图号为“蒙西华中桥2107”。

（3）运三铁路32m预应力混凝土简支T梁

为了结构统一，方便施工，运三铁路32预应力混凝土简支T梁采用与蒙西通道同样的结构。

（4）桥墩与基础

由于公铁分岔段公路与铁路的平面相对位置不断变化，运三铁路与蒙西通道也逐渐分离，故本区段桥墩基础的结构各不相同。

桥墩采用框架墩，上层公路框架为三柱式框架，柱纵向宽2.0m，横向宽1.5m，横梁纵向宽2.3m，高2.0m，横梁为预应力混凝土结构。下层铁路墩采用门式空心墩，墩帽横向宽30.4～43.3m，纵向宽4.6m。墩身顶横向宽29.8～42.7m，纵向顶宽4.0m。墩顶壁厚0.7ｍ，采用纵横向双向内外变坡，外侧坡率35：1，内侧坡率50：1，壁厚由上而下不断变厚。

S09号墩公路与铁路桥墩已经完全分开，铁路墩身与相邻分建段墩身结构尺寸相同。公路墩身采用带倒角的矩形截面实体墩，横向宽6.8m，纵向宽3.0m。基础采用24～30根1.5m钻孔桩，承台平面尺寸（35.9～48.4）×10.5m，厚3m。

S04号墩结构图见3-6所示。

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图3-6 南岸公铁合建段引桥S04号墩结构图

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3.3北岸引桥

北岸蒙西通道与运三铁路合建段引桥长368.745m，为9孔40m预应力混凝土简支箱梁。本区段蒙西通道与运三铁路之间的距离逐渐变宽，直至基础完全分开。本区段桥面两侧需设置声屏障。

图3-7北岸引桥桥式立面布置图

（1）蒙西通道及运三铁路40m预应力混凝土简支箱梁

蒙西通道及运三铁路40m简支箱梁与北岸公铁合建段引桥相同。 （2）桥墩与基础

桥墩横向分幅布置，采用圆端型空心墩，顶帽纵向宽5.6m，横向宽11.6m，墩帽高0.6m，托盘高3.4m。墩身顶纵向宽5.2m，横向宽9.2m，墩身外侧横、纵向均按35：1的斜率变宽, 墩身内侧纵、横向按50：1的斜率变化，上端壁厚60cm，由上至下不断变厚。

基础采用26根钻孔灌注桩基础，N09～N11号墩承台平面尺寸35.6×19.6m，厚4m；N11～N17号墩承台平面尺寸44.4×19.6m，厚4m。桥墩与基础结构图示意如图3-8所示。

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图3-8 北岸蒙西与运三合建段引桥桥墩结构图

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三门峡黄河公铁两用大桥全桥抗震计算主梁的荷载情况见下表3.1所示：

表3.1 三门峡黄河公铁两用桥主梁荷载一览表

公路荷载 桥名 跨度布置 公路 一恒 公路 二恒 铁路荷载 铁路 一恒 铁路 二恒 荷载 总计 注 （KN/m） （KN/m） （KN/m） （KN/m） （KN/m） 主桥连续 钢桁梁 南岸公铁合建引桥 南岸单建铁路引桥 南岸单建铁路引桥 北岸公铁合建引桥 北岸单建铁路引桥 84+9×108+84m 32.7m 32.7m 55+82+55m 40.7m 40.7m —— 91 —— 359 1000 公铁一恒 总计550（KN/m） 双幅 双幅 双幅 双幅 双幅 2×280 —— —— 2×280 —— 2×49 —— —— 2×50 —— 2×253 2×160 2×253 2×160 2×408 2×180 2×276 2×160 2×253 2×160 1484 826 1176 1532 826 中铁大桥勘测设计院集团有限公司

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3.4地震动输入

本桥计算采用动态时程法进行。其中多遇地震作用采用50年63.2%概率水准地震波，设计地震作用采用50年10%概率水准地震波，罕遇地震作用采用50年2%概率水准地震波，根据地震安评报告提供的地震波，分别输入三条地表人工波，竖向输入值取为水平向输入值的2/3。各概率水准下的三条地震波时程曲线见下图所示所示。

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0.80.6加速度a（m/s*s）0.40.20-0.20-0.4-0.610——50Y63.2%-220304050周期T（s）0.80.60.40.20-0.20-0.4-0.6——50Y63.2%-3 加速度a（m/s*s）1020304050周期T（s）图3.1 50年63.2%水准下的地表水平向设计地震动加速度时程(5%阻尼比)

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2100-1-210——50Y10%-1加速度a（m/s*s）20304050周期T（s）2——50Y10%-2 加速度a（m/s*s）100-1-2周期T（s）21.510.50-0.50-1-1.5-2——50Y10%-31020304050 加速度a（m/s*s）1020304050周期T（s）图3.2 50年10%水准下的地表水平向设计地震动加速度时程(5%阻尼比)

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42——50Y2%-1加速度a（m/s*s）00-2-4周期T（s）

1020304050420010——50Y2%-2加速度a（m/s*s）20304050-2-4周期T（s）

43210-10-2-3-4——50Y2%-3加速度a（m/s*s）1020304050周期T（s）图3.3 50年2%水准下的地表水平向设计地震动加速度时程(5%阻尼比)

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地震动输入采用如下两种组合：

（1） 水平纵向+竖直向；（2）水平横向+竖直向。

其中，竖向输入值取为水平向输入值的2/3。 地震方向组合采用SRSS方法。 钢砼结构各振型阻尼计算方法采用应变能因子方法，其中钢结构的阻尼比取2%，砼结构阻尼比取5%，应变能因子方法就是基于应变能的各振型阻尼比的计算方法，MIDAS程序内部根据在组阻尼比中输入的各单元和边界的阻尼计算各振型的阻尼比，然后构建整个结构的阻尼矩阵。

抗震计算的主要原则为：

（1）多遇地震作用下，双曲面球形摩擦摆减隔震支座未发挥作用，计算采用线性时程分析法；

（2）设计地震及罕遇地震作用下，双曲面球形摩擦摆减隔震支座发挥作用，计算采用非线性时程分析法。

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4、主桥结构抗震性能分析（84+9×108+84m连续钢桁梁）

4.1结构动力特性分析

4.1.1计算图式

主桥边墩通过加载其相邻跨的节点质量于边墩顶的方式来近似考虑相邻跨的影响。

计算纵向地震作用时不考虑活载引起的地震作用，计算横向地震作用时考虑需活载的影响，其活载选定如下：根据《铁路桥涵设计基本规范》，采用各线列车活载总和的45%，活载作用于轨顶以上2m处，中-活载根据等效换算均布荷载K0选取，转化为节点力，均布施加于对应高度的节点（节点采用刚臂连接于桥面对应线位处），并采用荷载转化为质量方式来实现转化50%活载引起的地震作用。

抗震分析中，取前100阶振型，振型组合按CQC方法进行。地震输入采用两种方式：①水平纵向+竖向；②水平横向+竖向；方向组合采用SRSS法。

本桥主梁、桥墩以及承台采用梁单元模拟，成桥状态下结构计算图示见下图所示：

图4-1 成桥状态计算图式

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4.1.2边界条件

为了满足结构抗震设计的需要，本桥采用减隔震设计。

本桥每个墩顶上设置三个支座，0#、11#边墩采用常规球钢支座，1#～10#墩采用双曲面球形摩擦摆隔震支座。

纵桥向5#、6#墩采用带抗震剪力销的固定型摩擦摆支座，纵桥向1#～4#墩、

7#～10#墩采用活动型摩擦摆支座。

横桥向每个墩上中支座设置抗震剪力销，其他两个边支座不设置抗震剪力销。 本桥成桥状态的边界条件如下（见表4-1）：

表4-1 成桥状态结构各部位边界条件

部位 桩底 0#墩与梁交接处 1#～4#墩与梁交接处 5#、6#墩与梁交接处 7#～10#墩与梁交接处 11#墩与梁交接处 △x 1 0 KC(ZX) KC(GD) KC(ZX) 0 △y 1 1 KC(GD) KC(GD) KC(GD) 1 成桥状态 △z θx 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 θy 1 0 0 0 0 0 θz 1 0 0 0 0 0 注：△x、△y、△z：分别表示沿纵桥向、横桥向、竖桥向的线位移，θx、θy、θz分别表示绕纵桥向、横桥向、竖桥向的转角位移，1—约束，0—放松, KC(GD)-固定型摩擦摆支座，KC(ZX)-纵向活动型摩擦摆支座。

双曲面球形摩擦摆减隔震支座采用理想双线性模型进行计算分析，其动力设计参数见下表4-2所示：

表4-2 双曲面球形摩擦摆减隔震支座的动力设计参数

墩号 支座位置 恒载恒、活载 反力 反力和 （KN） 边支座1 1#～10#墩 中支座 边支座2 30080 48700 30080 （KN） 44220 71900 44220 支座 球心距 （m） 7 7 7 摩擦 系数 / 0.03 0.03 0.03 支座 屈服力 kN 902 1461 902 屈后 刚度 4297 6957 4297 屈前 刚度 451200 730500 451200 （kN/m） （kN/m） 中铁大桥勘测设计院集团有限公司

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表4-8 设计地震作用下结构主要部位地震响应（非线性分析，隔震后）

纵+竖向反应 墩号 位置 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 弯矩（KNm） 77 463677 1005200 35 348866 756709 11 356984 798409 10 359765 783953 5 369253 775278 13 327882 820932 33 320437 810038 9 334942 805885 6 349077 882577 43 387376 782520 173 347666 804308 0 367329 846190 剪力（KN） 5903 10046 40042 4791 7573 38462 5155 8226 46578 5062 7695 51486 4694 6737 42089 4781 12670 65797 5166 13201 56735 4721 12912 62276 5266 13518 55512 4076 7378 43946 4041 7912 27837 5186 12320 52602 轴向力（KN） 9926 17457 46729 16432 23959 66260 14257 21384 55635 18145 25248 64369 19364 26756 67876 19884 28092 67250 19584 27699 65754 19491 27346 65118 18079 25303 60897 14815 21220 56446 16897 23621 67861 9405 17028 43485 横+竖向反应 弯矩（KNm） 176057 466116 1472570 181247 549149 1655690 243480 708442 2004320 227818 638769 1862900 184321 536522 1599920 247564 653944 1836340 194841 495685 1424450 197392 521986 1530490 196891 521446 1526730 211003 629763 1889720 115172 347837 1116300 264900 662540 2129000 剪力（KN） 5667 15376 47130 5325 18174 59242 6834 22601 73988 6445 20297 70755 5077 17300 56707 6518 16023 67029 5271 14164 62722 5280 13600 57753 5115 16306 67632 6142 17628 49772 4169 10626 34221 8541 22971 64054 轴向力（KN） 22033 26164 45879 21416 23040 64998 29897 32679 55386 22363 25700 64567 24078 28921 68175 35146 39966 66541 30512 37553 65825 32153 38647 65270 31492 38611 61516 21675 24422 57936 22828 27283 67334 33039 36178 43389 0# 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11# 23

4.2.3罕遇地震作用下结构地震响应

表4-9 罕遇地震作用下结构主要部位地震响应（非线性分析，隔震后） 纵+竖向反应 墩号 位置 弯矩（KNm） 剪力 （KN） 轴向力（KN） 弯矩（KNm） 横+竖向反应 剪力 （KN） 轴向力（KN） 0# 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11# 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 承台底 墩顶 墩底 68 1186110 2572040 35 1323200 2714430 11 1032640 2385360 9 1124870 2404350 5 1195730 2655250 12 1031700 2269700 33 1069380 2446250 10 981179 2193460 6 1078320 2436020 67 1244310 2791090 243 1262060 3006930 0 981057 13385 26044 97122 12595 28261 124126 10962 26874 122521 11173 28290 130299 12092 29493 128604 10762 30235 150099 12288 31446 143769 11613 29681 138325 12104 31466 145459 11951 33073 140545 10514 30868 97409 13811 29275 110972 24

20280 33021 87183 31888 46125 126652 29917 41211 105582 34103 43874 112843 35316 47530 118835 37813 47812 119946 37626 47429 121400 36331 48899 122544 35901 46372 115085 31523 45837 117065 33696 48045 130754 20740 30143 78477 484559 1341520 4348490 390596 1323500 4257130 455717 1459240 4444140 408927 1360470 4213590 422462 1398500 4483120 604216 1685780 4869390 511328 1425470 4013000 612791 1707890 4855960 554390 1565000 4440710 493377 1682230 5146610 300697 968532 3206060 528730 1276400 4065280 15889 45136 134012 11571 45708 161391 13271 47071 160479 11768 46405 159487 12302 46307 158510 15741 41362 146583 13342 40520 156677 15617 44932 154234 13508 45202 155123 12322 52201 158899 11447 35017 131289 17305 43190 121166 61182 66621 87741 65614 74455 125430 62400 69081 105960 56791 64267 117534 65385 78593 121101 80294 93038 118653 68207 75969 120277 75310 88838 119610 62302 75360 115318 67504 83072 115283 49905 63817 131694 62320 71147 78540 承台底 2347920

4.3抗震销抗剪强度的确定

表 抗震销在多遇、设计地震作用下的内力（纵+竖向输入）

墩号 支座 位置 轴向(kN) 多遇地震 剪力-y (kN) 剪力-z kN) 轴向 (kN) 设计地震 剪力-y (kN) 剪力-z (kN) 边支座 -2374 -3977 -2376 -4841 -7807 -4847 3568 -5224 3587 4678 -6785 4684 5034 -7504 5041 4950 -7917 4954 4672 -7133 4668 4435 -7043 4426 4110 -6709 4101 3267 -5274 3274 -4924 -7482 -4934 -2348 -3986 -2349 0 -14 0 0 23 0 0 -40 0 0 -39 0 0 28 0 0 40 0 0 -51 0 0 -36 0 0 -58 0 0 37 0 0 -38 0 0 -20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5060 5907 5060 -4602 -5622 -4603 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4885 -7756 4904 9259 -14745 9280 7928 13734 7929 10457 16849 10453 10484 -17528 10500 10554 17553 10597 11218 18275 11251 10648 17057 10641 9447 15709 9443 7889 12419 7894 -8963 -15904 -8970 4829 -7882 4843 0 -32 0 0 51 0 0 -99 0 0 85 0 0 -54 0 0 -83 0 0 -103 0 0 75 0 0 104 0 0 62 0 0 -91 0 0 -34 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -10674 -12217 -10669 -10993 -12904 -10985 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0# 中支座 边支座 边支座 1# 中支座 边支座 边支座 2# 中支座 边支座 边支座 3# 中支座 边支座 边支座 4# 中支座 边支座 边支座 5# 中支座 边支座 边支座 6# 中支座 边支座 边支座 7# 中支座 边支座 边支座 8# 中支座 边支座 边支座 9# 中支座 边支座 边支座 10# 中支座 边支座 边支座 11# 中支座 边支座 注：轴向力—支座的竖向力；剪力-z—支座的顺桥向剪力；剪力-y—支座的横桥向剪力；

25

表 抗震销在多遇、设计地震作用下的内力（横+竖向输入）

墩号 支座 位置 多遇地震 轴向 (kN) 剪力-y (kN) 剪力-z (kN) 轴向 (kN) 设计地震 剪力-y (kN) 剪力-z (kN) 0# 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11# 边支座 3612 中支座 -4003 边支座 -3435 边支座 -8336 中支座 -7653 边支座 -8075 边支座 -7146 中支座 -5065 边支座 6972 边支座 7119 中支座 -6706 边支座 8750 边支座 -7659 中支座 -7124 边支座 8778 边支座 7832 中支座 -7475 边支座 8617 边支座 -7533 中支座 -7420 边支座 9849 边支座 6965 中支座 -7092 边支座 10486 边支座 -7629 中支座 -6732 边支座 8360 边支座 -8309 中支座 -5305 边支座 6876 边支座 -6748 中支座 -7530 边支座 7413 边支座 -3611 中支座 -3985 边支座 -3180 0 -4546 0 0 12295 0 0 14672 0 0 12277 0 0 10859 0 0 13572 0 0 -11815 0 0 14091 0 0 12580 0 0 12367 0 0 -10094 0 0 5765 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 864 228 863 898 -340 -939 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -8696 -7892 -8674 -23235 -15034 20211 -22907 12901 -19378 25270 16158 -20161 -25199 17556 -21760 25204 17512 -21440 23826 17567 22361 23558 17536 21878 23522 16299 -21901 -19022 12881 -18772 -16486 -15415 -16732 8067 -7853 -6875 0 -11713 0 0 -24819 0 0 34208 0 0 31997 0 0 -30782 0 0 32987 0 0 28593 0 0 -32658 0 0 -33168 0 0 -34444 0 0 26747 0 0 -18136 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -2674 -568 2696 2415 706 -2402 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 注：轴向力—支座的竖向力；剪力-z—支座的顺桥向剪力；剪力-y—支座的横桥向剪力；

26

抗震销抗剪强度的确定需要考虑如下一些因素： （1） 多遇、设计地震作用的弹性地震响应分析的结果；

（2） 中小地震作用后支座损坏带来更换的问题，故建议根据第（1）条结

果将值取大；

（3） 静力分析结果，特别如制动力、温度力等主要因素；

27

5、南岸引桥结构抗震性能分析（32.7mT梁、55+82+55m连续箱梁）

5.1结构动力特性分析

5.1.1计算图式

主桥边墩通过加载其相邻跨的节点质量于边墩顶的方式来近似考虑相邻跨的影响。

计算纵向地震作用时不考虑活载引起的地震作用，计算横向地震作用时考虑需活载的影响，其活载选定如下：根据《铁路桥涵设计基本规范》，采用各线列车活载总和的45%，活载作用于轨顶以上2m处，中-活载根据等效换算均布荷载K0选取，转化为节点力，均布施加于对应高度的节点（节点采用刚臂连接于桥面对应线位处），并采用荷载转化为质量方式来实现转化50%活载引起的地震作用。

抗震分析中，取前100阶振型，振型组合按CQC方法进行。地震输入采用两种方式：①水平纵向+竖向；②水平横向+竖向；方向组合采用SRSS法。

本桥主梁、桥墩以及承台采用梁单元模拟，成桥状态下结构计算图示见下图所示：

图5-1 成桥状态计算图式

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5.1.2边界条件

本桥成桥状态的边界条件如下（见表5-1）：

表5-1 成桥状态结构各部位边界条件 部位 桩底 主桥11#墩与铁路梁交接处 S01#～S10#墩与铁路梁交接处 S11#墩与铁路梁交接处 S12#墩与铁路梁交接处 S13#墩与铁路梁交接处 S14#交接墩与铁路梁交接处 S15#墩与铁路梁交接处 S16#墩与铁路梁交接处 S17#墩与铁路梁交接处 S18#墩与铁路梁交接处 主桥11#墩与公路梁交接处 S01#墩与公路梁交接处 S02#墩与公路梁交接处 S03#墩与公路梁交接处 S04#墩与公路梁交接处 S05#交接墩与公路梁交接处 S06#墩与公路梁交接处 S07#墩与公路梁交接处 S08#墩与公路梁交接处 S09#墩与公路梁交接处 S10#墩与公路梁交接处 △x 1 0 1 0 KC(GD) KC(ZX) 0 1 1 1 0 KC(ZX) KC(ZX) KC(ZX) KC(GD) KC(ZX) KC(ZX) KC(ZX) KC(GD) KC(ZX) KC(ZX) KC(ZX) △y 1 1 1 1-左 KC(GD)-右 KC(GD) KC(GD) KC(GD)-左 1-右 1 1 1 1 KC(GD) KC(GD) KC(GD) KC(GD) KC(GD) KC(GD) KC(GD) KC(GD) KC(GD) KC(GD) KC(GD) 成桥状态 △z θx 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 θy 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 θz 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 注：△x、△y、△z：分别表示沿纵桥向、横桥向、竖桥向的线位移，θx、θy、θz分别表示绕纵桥向、横桥向、竖桥向的转角位移，1—约束，0—放松, KC(GD)-固定型摩擦摆支座，KC(ZX)-纵向活动型摩擦摆支座。

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双曲面球形摩擦摆减隔震支座采用理想双线性模型进行计算分析，其动力设计参数见下表5-2所示：

表5-2 双曲面球形摩擦摆减隔震支座的动力设计参数 支座 位置 公路 支座 公路 S01#～S04# 支座 公路 S05# 支座 公路 S06#～S10# 支座 铁路 支座 铁路 支座 铁路 支座 铁路 支座 支座 恒载恒、活载 球心反力 反力和 距 （KN） 11# 2800 （KN） 5000 （m） 2.5 摩擦 系数 / 0.03 支座 屈服力 kN 84 屈后 刚度 （kN/m） 1120 屈前 刚度 （kN/m） 42000 墩号 6000 8000 2.5 0.03 180 2400 90000 2800 5000 2.5 0.03 84 1120 42000 6000 8000 2.5 0.03 180 2400 90000 S11# S12# S13# S14# 6000 29000 29000 6000 8000 40000 40000 8000 3 5 5 3 0.03 0.03 0.03 0.03 180 870 870 180 2000 5800 5800 2000 90000 435000 435000 90000 30

桩-土-结构动力相互作用采用等效嵌固简化分析模型，其计算桩长见下表所示：

表5-3 桩基础建模桩长（按一般冲刷考虑）

墩号 11# S1#-S10# S11#-S18# 桩自由长度(m) 桩变形系数α 嵌固长度（m） 建模桩长(m) / / / / / / / / / 6 6 6 31

5.1.3 结构动力特性

本桥双曲面球形摩擦摆支座未起作用时（隔震前），其成桥状态振型特点见表5-4，结构主要的振型图见图5-2。

表5-4 成桥状态动力特性（隔震前） No 1 2 7 11 20 振型主要特性 合建段主梁第二联纵向一致振动 合建段主梁第一联纵向一致振动 82m跨铁路主梁纵向一致振动 合建段主梁横弯 82m跨铁路主梁横弯 自振频率 f(Hz) 0.216 0.281 0.564 0.787 1.015 圆频率 ω（r/s） 1.360 1.766 3.544 4.943 6.379 自振周期 T（s） 4.621 3.559 1.773 1.271 0.985

(a) Mode 1 振型图

32

（b） Mode 2 振型图

(c)Mode 7振型图

33

(c) Mode 11 振型图

(c) Mode 20 振型图

图5-2 成桥状态振型图（隔震前）

34

本桥双曲面球形摩擦摆支座起作用时（隔震后），其成桥状态振型特点见表5-5，结构主要的振型图见图5-3。

表5-5 成桥状态动力特性（隔震后）

No 1 3 5 6 振型主要特性 82m跨铁路主梁纵向一致振动 82m跨铁路主梁横向振动 合建段主梁第二联纵向一致振动 合建段主梁第一联纵向一致振动 自振频率 f(Hz) 0.300 0.303 0.306 0.333 圆频率 ω（r/s） 1.887 1.902 1.920 2.091 自振周期 T（s） 3.330 3.304 3.272 3.005

(a) Mode 1 振型图

(b) Mode 3振型图

35

(c)Mode 5振型图

(c) Mode 6振型图

图5-3成桥状态振型图（隔震后）

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5.2结构抗震性能分析

南岸桥墩结构计算示意图如下图所示：

S0#--S8#墩S9#墩

S10#墩S11#--S12#墩

S13#---S18#墩

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3xv3.html