【橋梁抗震新構(gòu)造設(shè)想】橋梁構(gòu)造師中世紀(jì)攻略

　　提出了在橋梁墩頂用鋼絞線將結(jié)構(gòu)兩邊對稱拉住的新型抗橫力結(jié)構(gòu),用結(jié)構(gòu)理論和相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行了驗(yàn)證，使橋梁基本在不增加造價(jià)的情況下抵抗住罕遇大地震。 　　 　　1. 問題的提出
　　結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的三水準(zhǔn)目標(biāo)是“小震不壞，中震可修，大震不倒”，即在遭遇50年內(nèi)超越概率約63%的地震烈度，結(jié)構(gòu)處于正常使用狀態(tài)，為彈性體系；遭遇超越概率約10%的烈度，結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性工作階段，但變形或體系的損壞控制在可修復(fù)的范圍；遭遇超越概率2%～3%的烈度，結(jié)構(gòu)有較大的非彈性變形，不得倒塌。
　　2. 抗橫力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)想
　　某橋地處山區(qū)，為15―30米鋼筋砼預(yù)應(yīng)力簡支T型梁橋，全長470米，橋?qū)挵锤咚俟�路路基半幅�?2.25米設(shè)計(jì)，取其中最高的一個(gè)墩（圓形墩柱高58.8米，直徑Φ為1.8～2.2m，蓋梁高1.6m。
　　1.新結(jié)構(gòu)分析
　　因地震引起墩頂水平位移y1， F-ΔF從而使拉線一邊繃緊一邊放松，產(chǎn)生回復(fù)力2ΔFy。設(shè)拉線長L，與水平線夾角35°，則拉線伸縮值ΔL 與y1的關(guān)系如下：
　　1)回復(fù)力計(jì)算
　　設(shè)拉線為鋼絞線，斷面積為As平方毫米，其彈性模量Es=1.95E5，回復(fù)力： Fh=2y1/1.221/102.5×cos35×1.95E5As=2.5531 y1As，As單位mm2，y1單位m。
　　2) 新結(jié)構(gòu)自振周期及拉線分擔(dān)水平力的比例
　　設(shè)結(jié)構(gòu)振動(dòng)某時(shí)刻t各節(jié)點(diǎn)水平位移：y1、y2、y3，拉線因各節(jié)點(diǎn)位移而產(chǎn)生回復(fù)力為F=2.5531 y1As，則結(jié)構(gòu)振動(dòng)平衡方程如下：
　　梁柱結(jié)構(gòu)為C30砼，其彈性模量Ec=3E4兆、拉線為鋼絞線彈性模量Es=1.95E5兆，據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)原理，各參數(shù)如下：
　　頂層水平向總剛度K=11707.225+2.5531As，單位N/m。頂層水平作用單位水平力P=1時(shí)拉線分擔(dān)的水平力PL1=2.5531As/K、架子承擔(dān)Pj1=11707.2/K，同樣2、3節(jié)點(diǎn)有PL2=1.258As/K、Pj2=(11707.2+1.295As) /K、PL3=0.451As/K、Pj3=(11707.2+2.102As) /K，其他各柔度參數(shù)：
　　根據(jù)PL1=50%確定拉線斷面積As=4585.47mm2，設(shè)自由諧振方程yi=Aisin(wt)，解出結(jié)構(gòu)自振周期、各節(jié)點(diǎn)拉線分擔(dān)的水平力比例和三個(gè)主振型的相對水平位移：
　　T1=1.09s、T2=0.501s、T3=0.31s、PL1=50%、PL2=24.632%、PL3=8.831%
　　3)最不利組合值（見表2、3）。
　　4) 拉線初始應(yīng)力的確定：拉線初拉力F要滿足下式要求：2Fcos35≥(FL12+FL22+ FL32)0.5=1612.7，F(xiàn)=984.4kn
　　FL1、FL2、FL3―罕遇地震作用下，1、2、3振型拉線分別分擔(dān)的地震水平力，等于各層地震作用力與分擔(dān)系數(shù)PL1、PL2、PL3乘積之和。
　　由此增加柱的壓力值984.4×sin35=564.6kn，其初應(yīng)力僅為214.7兆，與鋼絞線1000多兆的設(shè)計(jì)應(yīng)力值相比還有較大富裕。
　　5) 構(gòu)件核算。
　　常遇地震作用設(shè)計(jì)值組合，構(gòu)件尺寸能夠滿足要求。
　　a.系梁EF的彎矩、剪力最大，核算如下：
　　hw/b=196÷120 Nmax，是安全的。
　　3. 驗(yàn)證結(jié)論
　　從上面理論分析可知，原結(jié)構(gòu)在不增加特別構(gòu)造、尺寸還約有減小的情況下，對拉鋼絞線的辦法可以確保結(jié)構(gòu)在類似汶川大地震的罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)內(nèi)力減小幾倍，從而確保結(jié)構(gòu)的安全，而鋼絞線用量并不大。
　　
　�。ㄗ髡邌挝唬核拇ㄊ∥鋭倏h公路管理養(yǎng)護(hù)段）

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