1.1结构概况

某上承式无铰钢桁拱桥,净跨度400 m, 净矢高80m ,矢跨比1/5 ,拱轴线为悬链线,拱轴系数m =1 .9,拱圈为钢桁架,由3 片钢桁架拱肋构成,桁高10m ,上、下弦杆均采用钢箱,高1 .5m ,宽1 .0m 。拱上建筑采用梁式腹孔,腹孔布置为16×27 m,共设15个拱上立柱, 2个交界墩。拱上立柱采用箱型钢排,横向为3根钢箱截面立柱,钢箱横桥向宽1.0m, 顺桥向高1.7～0 .9m 。桥面系采用钢-混凝土叠合连续梁,仅在交界墩顶设置伸缩缝,钢纵梁高1.7m, 每6 .75 m 设1 道横梁,桥面纵坡为1 .6%。全桥除在伸缩缝处布置单向活动支座外, 其余立柱顶均布置固定支座。

1 .2 计算方法

本文采用时程分析法对结构进行计算分析,具体为线性加速度时程积分, 即Newmark法中δ=0.5 , α=0 .25 的情况。

1 .3 有限元模型

结构的地震响应采用有限元法进行分析,所采用的单元以梁单元为主,主拱弦杆、腹杆横向连接杆件、拱上立柱均采用空间梁单元来模拟, 桥面钢纵、横梁也离散为空间梁单元,混凝土桥面板及后浇层则采用板壳单元来模拟,建模中考虑混凝土桥面板应位于钢纵、横梁顶,这样桥面刚度和质量的几何位置才准确, 在钢纵、横梁单元和桥面板单元间设置刚臂来实现。根据结构支承情况,拱肋上、下弦、拱脚处斜腹杆、过渡墩的边界条件均取为与地基刚接,桥面与立柱间的固定支座、活动支座均采用杆端自由度放松来模拟。结构阻尼比取为0 .02。

1 .4 激励模型

在时程分析中, 选用的地震激励通常包括:实测时程、根据桥位场地地震危险性分析提出的人工时程、根据规范反应谱或功率谱合成的人工时程。鉴于实测时程是地震动的真实记录,包含人工时程中难以模拟的真实特性, 如速度脉冲、波串和其他的未知特性, 采用此类时程可获得较为真实的结构响应,本文采用实测时程作为输入。但在选择实测时程时应注意到地震动频谱结构的重要性, 应选用地质情况与桥位场地相近的场地获得的地震记录,用这样的时程来对实桥进行分析才有意义。大跨度上承式拱桥一般均要求地基条件较好,通常位于I 类场地上,由于本桥属长周结构,故选用Los Angeles 作为纵向和横向输入,并将最大加速度调整为0 .2g ,即为地震裂度8 度地区的设计基本加速度值,竖向输入则取为纵向输入的0.6倍。3 个地震平动分量间的相关性按主轴理论来处理, 这样各方向激励是互不相关的, 并假定地震动主轴的x, y和z方向分别与结构的纵、横、竖向重合。地震动输入点为拱脚。