____________________________________________________________桥隧工程觀
影响分析
罗彦，刘鑫
（广西交通工程检测有限公司，广西南宁530012）
摘要：文章以某匝道连续梁桥为例，基于OpenSees软件建立了该桥梁空间三维非线性有限
元分析模型，充分考作用下桥墩、支座的非线主梁的，对比研究了只
考虑纵向作用、横向地震作用和纵-横向双向地震作用下桥的，分析了横
向地震作用对该匝道曲线桥的影响&分析表明：横向作用对匝道曲
线桥的影常显著，与只考虑纵向作用，纵-横向双向作用下
桥梁的著，主梁径向的改变到49.9%；在匝道曲线桥抗能分析时应该考虑纵横向双向作用，只考虑单向地震作用将严重桥梁的抗震需求&
关键词：曲线梁桥；横向地震；非线性地震响应；弯扭耦合
中图分类号：U442.5文献标识码：A DOI：10.13282/jk..wccst.2020.10.041
文章编号：673-4874（2020）10-0147-04
0引言
道曲线梁桥良好的地形适，公路和城市立交中都得到了广泛的应用，程道路线路之间的常见桥型，由于桥的高程差的
使得这种匝道曲线梁桥不仅在平面线形状，而且面的纵
，造成了桥空间重的不规作用下，这种空间不规使得匝道曲线梁桥的的直桥和平面曲线梁桥都要更，中
更生严重的。通过研究作用道曲线梁桥的机理能
够为其抗震设计和抗能分析提供指导，对桥梁系统的能重要
意义。
近年来，国内外众多学者都对匝道曲线梁桥的抗能进行了研究。陈彦江等3以
道曲线梁桥，通过台实验研究了纵向、横向纵向+横向作用下桥
的&张⑷通过数值分析研究了作用市区工人路匝道桥的倒塌机理。等中的道曲线梁桥，探讨了小半线
桥的损伤模拟方法，通过数值模拟研究了FPS对小半道曲线梁桥的.效
&龚强闪中回交匝道桥，通过OpenSees软件了考虑
的桥梁，分析了作用征，结果表明作用基本都会生滑移破坏，与桥梁实际震害基本一致&
作者简介：罗彦（971—），高级工程师，主要从事公路设计及检测工作；
刘蠡（985—），硕士，工程师，主要从事桥梁检测及加固设计工作。
2020年第0期总第459期147
桥隧工程___________________________________________________________________________________________________
往研究现，目道曲线梁桥分析都采用纵向向上的单一方向地，而且研究 针对平面曲线梁桥。为了弥补述研究中的，本文道桥，过OpenSee软件桥梁三维非线限元模，充分考作用下桥墩的弯-
的等，研究横向作用对匝道曲线梁桥地震响应的影响&
1桥梁概况及动力分析模型建立
本文以南宁市凤岭北路-厢竹大道立交XH匝道进行研究。该匝道桥梁中心桩号为XHK0+ 225.000，起点桩号为XHK0+152.300，终点桩号为XHK0+297.700，桥梁全长145.4m，桥宽8.5m。全桥，第一4x20m钢筋混凝土连
3x20m普通钢筋混凝土
鄞州桥墩采用宝瓶式墩，基础采用钻孔灌注桩基础,,1.5m,0$台、7$台式桥台，桥台基础为钻孔灌注桩基础。桥意图如图1所示。
桥梁设计图纸，基于OpenSees软件桥三维非线分析模型&主梁采用单梁模型进
模，地震作用下主少发生塑性变形，因此采用基于弹-柱单元进行模拟。线半
纵向的，主梁各个节点的坐标较难.，这里首先采用Midos软件桥分析模拟芋出节点坐标，进OpenSees软件中节点。桥墩采用基的非线柱单元(Force-based Beam-column Element,FBE)进行模拟，通过纤维截面考虑桥墩的非线性变形。，通过将纤维单元
切弹的方式考虑桥墩的弯-&5$墩和1$墩上布置盆式，其余各个桥墩和桥台布置双四板，地震作用
生严重的损伤，里采用基于理想弹塑性材料的零长度单元进行模拟。桥台的模拟参考Catan中的规定⑺，通过理想弹塑性单元进行模拟，过Gap单元考虑伸处主桥台的碰撞
。
立面图
图1桥梁结构示意图曰
2地震记录选取
桥梁抗震设防烈度为训度，场地类别为"类，场地
征0.35s。以《公路桥梁抗震设计》「8+给出的设计作为目标谱，从PEER天然地&与目标谱的匹配程度采用均方误差MSE来衡量,MSE式⑴进行计算：
"w(T z){ln：44=6(T z))-\nLS f w SA record(T z))}2 i
MSE=
式中：SA ta6(T i)!—目标反应谱,《公路
桥梁抗》8确定；
SA record CT,)——;
S f——调幅系数；
粒子wCT,)—关注周期段内的权重函数。所选地震动记录来自于1999年台湾“921”集集"OCT,)
i
()地震的CHY010测站，地震记录的东-西向和南-北向的加速度时程如图2，岀与目标谱匹配情况如图3。从图3中到，也震动的向水平分与目标的一致性，东西向水平地震分的强度较大的分，的主方向，因此当只考的纵向
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横 用对道 桥梁
响应的影响分析！
，刘鑫
向输 -西向分量作 输入；同时
考虑纵向 向双向 , 向分量作为
纵向激励，南北向分量作 向 。
(
H E )
««頁
-O
70
6050403020
O
2%
O
(
z ¥)
fei w s
10
20
30
40
50
时间(s)(b)南-北向
6070
图2所选
录加速度时程图
(3)
10-2 10-1 10° 101
周期(S)
图3所选地震动记录反应谱曲线图
桥向 。
图4中以6$墩墩顶的主梁节点 ，分别给出 了纵向 作用、横向 作用和纵-横向双向地震 作用 主 节点的 向 。
开 段 段, 强 ，结构的反
明显， 里仅给出了从1 0 s 到50 s
间段内 的 。从图4中 到，在纵
向 向双向 作用下，6$墩墩顶上的主梁节点
径向
值达到了 352. 7 mm，而纵向
作用下,
主梁节点径向
仅为235.3 mm, 1后者
，纵向
向双向 作用 其 了49.9%，纵向和向双向 作用下桥梁的 值要远
纵向
作用或者横向 作用下主梁节点的
响应峰值。而且，从图3中 到，在纵向 作用下，桥 基本都 0值附近，并
生 明显的塑性损伤变形，然 向和纵
向加横向双向 作用下，桥
都发生了显著的塑 变形! 且纵向 向双向 作用 !桥
的峰值 变形都要远
仅考 向地
作用 的 。 明 向
作用对桥
的
常显著的影响，当考
向
作用后，桥 的 著 。这进一明，在匝道曲线梁桥抗 能分析
当充分考虑双
向 作用的 。仅考虑纵向或者横向
作用
重 桥 的
，从而对结构
的抗
生误判。
300
200
1002 0S
—-100
早-200-300-400
3桥梁非线性地震响应分析
节中
分别作用于该桥梁
线 分析模拟，通过NewMark 方法对桥梁非线
进 ，从而得到桥 线
&计算工况这里分别考虑纵向 输入、横向
输 纵向+横向双向地震输入。 该算例桥梁平面形状的不规则，这里定义0$桥台所在的 方向
桥向，1 0$桥台的方向垂直的方向为纵
时间(s)
图4 6"墩墩顶主梁节点径向位移地震动响应曲线图
图5 中 5 、 6 7 !分
别给出了纵向 作用、横向 作用和纵-横向双
向 作用 主 中 节点的 向
切向 值的对比。1图4中的 ：类似，横向 作用对桥 的影 常显
著。 纵- 向 双向 作用 桥 的
2020年第1 0期 总第1 59期1
49
应明 单向 作用下桥 的地震
云南卫视自然密码
— 明了匝道曲线梁桥抗 能分析时考虑
双向 的必 & ，从图5中 到，对 6
，在纵向 作用下，跨中节点切向
明
向 # 向 作用 召
向 明 切向 。产生这种现象的 主 纵向 作用 !桥 方向与
方向的夹 ，地震更 桥梁的纵向变形;
向 作用 !桥 向方向与 方向
更
桥 的侧向变形。
方向的夹 ；而6$墩与纵桥向的夹角! 作用 !其与 的方向的夹
使得其
&
400
o
o
O
o o O 3 2 1 (
2
日)
匚二I 横向 匚二I 纵-横囱
600500
400300200
100
匚二I 横向
匚二I 纵-横向
400
300
o
O
o O 2 1E
日)
第5陽
第磅 第7陽
(a)切向位移
IMI 纵向I I 横向
I
纵-横向
(
日
UI)
图6支座地震响应峰值对比柱形图
第6跨 第7跨
(b)径向位移
图5跨中位移响应峰值对比柱形图5号墩与主
间采用的是盆式作用下，其 变形！ 里 对其进行
分析。图6以4$墩、6$墩和7$墩 ，给出了纵向
作用、横向
作用和纵-横向双向 作用三
种工况下桥墩 的 值。从图6中
到，在纵-横向双向 作用下桥 的.响仍然 著 单向
作用下桥 的地震
，这与主梁变形的 一致，唯一
的 双
向 作用对 变形的 变 ，
同的。
，从图6中 到，在地震作用下,4$
墩墩
顶 的变形 ，$墩墩顶 变形 ，6$
墩
职教新干线
顶的 变形。产生这种现象的 4$墩与纵桥向基本垂直，地震作用下，支座变形方向与
4结语
本文基于OpenSees 软件 了
道曲线连桥非线 分析模型，考
的损伤和桥墩
的 主梁的 等，通过非线性
程分析研究了横向
作用对匝道曲线连续梁桥
的影响&主要研究结论如下：")横向
作用对匝道曲线梁桥
的影
常显著，在纵-横向双向 作用下，桥梁的地
著 纵向或者横向单一方向 作用下桥
的 &
(2) 地震作用下主梁的
与主
的夹 关。主梁与
的夹
，则主梁
的 ； 主 与 的夹
主梁的
&
(3) 桥墩
的
仅与
关，而且与桥墩
间的空间位置也存
切关系，通过合理调整桥墩与 的方向.减的 ， 少其
损伤。
( 184 页)
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150
西部交通科技
水路运输___________________________________________________________________________________________________
(1 -基桩;2-力锤;3-传感器;4-既有建筑上部结构)
图1的时域曲线 ，受到的 波 向分量的叠加 ，信号震荡严
重，对信号的分析 完 判 加了 的困
难，容易造 判。图2的时域曲线前段相对 ：,
中、后段
弱，桩身信息
基本清晰&曲
线中段存在，个明显的 ，桩底信号明显。由
码头建设时间 久远，灌注桩施工日期、桩长、桩混凝土强 、地质资料缺失，且无本地区
工艺的其 基工程的平均芦速实
值,
平均波速为3 800 m /s
灌注 长
22.8 m，缺 置为114 m 。
线 底相
谐
+0=84 Hz 、缺
谐振峰
+厂=169 Hz，根据关系式(5)，计 长为
22.6 m 、缺陷位置为112 m ，与时域信号判 基
本一致&
3
=f ⑸
波
过程中受到的 波叠加
，波形曲线前段
，但是
无常观鉴 装点 顶一般 近,
信
号 影 浅部缺陷的识别。对此，在波形分析
过程中，建议跳过波形曲线前段的分析，重点关注曲
线中、后段反馈的信息。通常情况下，桩身一 或水下段，一般建议采用目测、芦波透射检测或水下
、水 摸等方式进行验证检测。
5结语
本
变检 表明，在桩侧采用微破损方式安装
、桩顶锤击方式检
基桩完整
的, 进行现役码头工程基桩的完
检测。
变法在现役码头工程基桩完
检 展中 够成熟, 检测过程中，检人员
备扎实的行波
理论基础、低应变应
波数据分析处理能力, 备丰富的工
广州金矿程检测经验，采用合理的传感器安装检测系统。勃
参考文献
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收稿日期：2020 - 07- 05
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