基于静力修正的钢管混凝土拱桥Pushover法

作者：谢开仲^*; 梁栋; 祝通华; 覃悦

来源：铁道科学与工程学报, 2023, 20(10): 3896-3907.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20222122

• 钢管混凝土拱桥
• Pushover
• 地震反应评估
• 动力贡献系数
• 静力修正

钢管混凝土拱桥形式复杂、振型数量多，基于传统Pushover方法的抗震评估存在高阶振型控制点选取困难、精度难以保证等问题。为此，提出一种基于静力修正的钢管混凝土拱桥Pushover法。首先，根据动力学原理，通过确定的荷载形式并结合结构振型与位移的相关联系，建立基于整体位移的能力谱模型，然后根据不同振型动力贡献系数，提出计算振型的遴选方法；其次，引入静力修正方法对结构位移矩阵进行修正，求出原结构的位移解；最后，根据结构的刚度矩阵与恢复力的关系，构建结构内力求解模型，同时建立钢管混凝土拱评估指标系数，以评估结构的屈服状态以及稳定性。采用文献算例验证并以某钢管混凝土拱桥为例，采用提出的方法进行横向地震响应评估，将计算结果与传统方法、非线性时程方法对比。研究结果表明，由于确定了振型阈值，通过快速遴选动力贡献较大的振型，有效减少了求解的振型数量；而能力谱模型避免了传统方法选控制点的过程，结合静力修正方法，降低了高阶振型的截断误差。算例结果显示，位移计算精度整体提高20%，内力结果改善10%；在0.4g横向地震作用下，吊杆的指标系数在0.125～0.25之间，处于较安全状态，弦杆的强度指标系数均小于0.125，较安全；桥面梁指标系数在0～0.25之间，偏于安全；腹杆的强度和稳定系数有部分达到1.0，这部分杆件已经进入屈服阶段，且出现失稳，但是桥梁结构整体并没有失稳破坏，该方法可用于钢管混凝土拱桥的抗震评估。

• 单位
  建筑工程学院; 广西大学