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抗风抗震.doc

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无锡蓉湖大桥 抗风抗震初步分析报告 中 铁 大 桥 勘 测 设 计 院 2002年7月 武汉 分 析 复 核 专业负责人 站 长 院总工程师 前言 无锡蓉湖大桥工程位于江苏省无锡市市区,该桥跨越京杭大运河。本研究报告所研究的方案为: 145m+41.2m+33.8m独塔单索面混合梁斜拉桥;主塔高为m(不含塔顶装饰部分),塔柱为双柱砼塔柱,下塔柱为单柱砼塔柱,斜拉索为单索面,方案的主梁主跨为钢箱梁,边跨为砼箱梁。25.9m/s,因此,该桥在成桥运营状态和施工全过程的抗风安全应高度重视;同时,大桥所在地区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35秒,故该桥在成桥运营状态的抗震安全也应重视;为此,我们对该桥的抗风安全性和抗震安全性进行了较为全面的分析。其主要研究内容、主要研究结论及评价如下: 1.1 设计基本风速、设计基准风速和主梁颤振检验风速的确定 1.2 抗震设防标准的确定 1.3 结构动力特性分析 1.4 主梁抗风稳定性验算 1.5 有关抗风的其它问题 1.6 结构的抗震分析 2.1 W0=600Pa,设计基本风速V10=25.9m/s。 VD(梁)=21.5m/s;主塔设计基准风速VD(塔)=29.8m/s。 VD(梁施工)=18.1m/s;施工阶段主塔设计基准风速VD(塔施工)=25.0m/s。 [Vcr]=36.1m/s;主梁施工阶段颤振检验风速[Vcrs]=30.3m/s。 2.2 0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35秒,具体设计计算取地震动峰值加速度为0.10g,地震动反应谱特征周期为0.30秒,检算结构物的强度;取地震动峰值加速度为0.15g,地震动反应谱特征周期为0.30秒,检算结构物的位移。 2.3 表一 成桥状态动力特性及主梁颤振临界风速的估算 工况 竖弯基频 (Hz) Hz) Vcr1 (m/s) Vcr2 (m/s) [Vcr] (m/s) 成桥状态 0.7711 1.7140 2.22 254 359 36.1 表中:ε——扭弯频率比;Vcr1——弯扭耦合颤振临界风速;Vcr2——分离流扭转颤振临界风速; 12.5)的流线型箱梁,这些对增大颤振临界风速,减小涡激振的振幅,减小抖振响应均是有利的。同时,也使对结构控制截面地震响应贡献最大的振型的周期都比较长,为大桥的抗震安全性提供了良好的结构动力学基础。 250m/s以上, 大于成桥状态主梁颤振临界检验风速36.1m/s。从成桥状态的抗风安全性角度看,满足《公路桥梁抗风设计规范》的有关规定,即满足抗风稳定性要求。 2.4 2.4.1 主梁的涡激振 53.9m/s,扭转涡激共振发生风速为79.8m/s;主梁不可能发生竖向涡激共振和扭转涡激共振。 2.4.2 主塔的风振及制振措施 ①在塔顶安装TMD;②加大主塔结构刚度。 2.4.3 斜索的风振及制振措施 2.5 2.5.1 独塔斜拉桥本阶段的地震响应一般采用反应谱法,反应谱采用《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)中Ⅱ类场地的动力放大系数。 = 中震时,水平地震系数Kh=0.10,竖向地震系数Kv=0.067,并考虑两种组合: 0.10g + 竖直向0.067g 0.10g + 竖直向0.067g Kh=0.15,竖向地震系数Kv=0.10,并考虑两种组合: 0.15g + 竖直向0.10g 0.15g + 竖直向0.10g 50阶反应组合,组合方法采用SRSS法,经验算,结构各部位的地震响应均在设计允许的范围内,均不控制结构设计。 2.5.2 抗震设计包括抗震计算设计和抗震概念设计,本桥除了上述抗震计算设计外,还应重视抗震概念设计,即包括:正确的场地选择,合理的结构造型和布置以及正确的构造措施。本桥的结构抗震措施如下: 参考《蓉湖大桥工程地质勘察报告》,针对桥址处场地类别,对塔、墩基础选用钻孔桩。 3种结构体系,由于桥址处地震动峰值加速度达100cm/s2(100Y10%的概率水平),故不宜采用漂浮体系、弹性约束体系。本桥采用塔梁固结体系,对减少结构的位移响应有很大的益处。另外,设置个辅助墩,对减少主塔结构的横向内力响应有很大的作用。 在墩与梁交接处的支座采用减隔振性能良好的铅芯橡胶支座。 对于边墩和辅助墩结构的横向地震响应,可按边墩及辅助墩与梁交接处的横桥向约束条件,按支座—支座破坏—挡块—挡块破坏多道设防体系考虑。 总之,结构各部位的地震响应均在设计允许范围之内,结构的抗 震性能是有保证的。 目录 1.采用的规范及参考依据 2.设计基本风速、设计基准风速和主梁颤振检验风速的确定 2.1 设计基本风速 2.2 设计基准风速 2.3 主梁颤振检验风速 3.抗震设防标准的确定 4.结构
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