蘇通大橋結(jié)構(gòu)抗震性能研究報(bào)告1088m雙塔斜拉橋

1、蘇通長(zhǎng)江公路大橋初步設(shè)計(jì)階段 蘇通長(zhǎng)江公路大橋結(jié)構(gòu)抗震性能研究PAGE 同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn) PAGE 255項(xiàng) 目 名 稱：蘇蘇通長(zhǎng)江江公路大大橋?qū)?題 名 稱：結(jié)結(jié)構(gòu)抗震震性能研研究專題委托單單位：江江蘇省交交通廳專 題 承承 擔(dān) 單 位：同同濟(jì)大學(xué)學(xué)土木工工程防災(zāi)災(zāi)國(guó)家重重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室項(xiàng) 目目 審 定：范范立礎(chǔ)項(xiàng) 目 負(fù)負(fù) 責(zé) 人：胡世世德主 要 參參 加 人 員：葉葉愛(ài)君 王志強(qiáng) 彭天波波 聶利英 張培君 李洞明 殷海軍 杜小雷 魏紅一一概述最近的二十十余年，全全球發(fā)生生了許多多次大地地震，其其中多次次破壞性性地震都都集中在在城市，造造成了非非常慘重重的生命命財(cái)產(chǎn)損損失，如如

2、19771年美美國(guó)Saan FFernnanddo地震震(M6.6)，19776年中中國(guó)唐山山大地震震(M7.8)，19889年美美國(guó)Looma Priietaa地震(M7.0)，19994年美美國(guó)Noorthhriddge地地震(M6.7)以以及19995年年日本阪阪神大地地震(M7.2)導(dǎo)導(dǎo)致的城城市經(jīng)濟(jì)濟(jì)總損失失(以當(dāng)時(shí)時(shí)的幣值值為準(zhǔn))分別為為：100億美元元，1000億人人民幣，70億美元，200億美元，1000億美元。這幾次地震災(zāi)害的共同特點(diǎn)是：由于橋梁工程遭到嚴(yán)重破壞，切斷了震區(qū)交通生命線，造成救災(zāi)工作的巨大困難，使次生災(zāi)害加重，導(dǎo)致了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著現(xiàn)代化城市人口的大量聚集和

3、經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)交通線的依賴性越來(lái)越強(qiáng)，而一旦地震使交通線遭到破壞，可能導(dǎo)致的生命財(cái)產(chǎn)以及間接經(jīng)濟(jì)損失也將會(huì)越來(lái)越巨大。幾次大地震一再顯示了橋梁工程破壞的嚴(yán)重后果，也一再顯示了橋梁工程抗震研究的重要性。我國(guó)是一個(gè)個(gè)多地震震的國(guó)家家，自唐唐山地震震以來(lái)，抗抗震防災(zāi)災(zāi)工作正正日益受受到重視視。隨著著我國(guó)經(jīng)經(jīng)濟(jì)實(shí)力力的增強(qiáng)強(qiáng)和交通通發(fā)展的的需要，近近年來(lái)在在上海、廣廣東、福福建、江江蘇等省省市建造造了不少少跨越大大江、大大河及海海灣的長(zhǎng)長(zhǎng)、大跨跨度橋梁梁。在這這些特大大型工程程紛紛上上馬的同同時(shí)，地地震災(zāi)害害也在我我國(guó)頻頻頻發(fā)生。據(jù)據(jù)專家們們預(yù)測(cè)，我我國(guó)正面面臨一個(gè)個(gè)新的地地震活躍躍期。盡盡管到目

4、目前為止止，大跨跨度橋梁梁因地震震而毀壞壞的情況況并不多多見(jiàn)，但但是鑒于于它們?cè)谠诮?jīng)濟(jì)、交交通等方方面占據(jù)據(jù)的特殊殊重要地地位，以以及20世紀(jì)國(guó)國(guó)內(nèi)外出出現(xiàn)的幾幾次慘重重的地震震災(zāi)害的的教訓(xùn)，對(duì)對(duì)這些重重大工程程進(jìn)行抗抗震設(shè)防防是十分分必要的的。另一方面，目目前國(guó)內(nèi)內(nèi)外現(xiàn)有有的絕大大多數(shù)橋橋梁工程程抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范只適應(yīng)應(yīng)于中等等跨度的的普通橋橋梁，超超過(guò)適用用范圍的的大跨度度橋梁的的抗震設(shè)設(shè)計(jì)，則則無(wú)規(guī)范范可循。我我國(guó)公路路工程抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范只只適用于于主跨不不超過(guò)1500m的梁橋橋和拱橋橋；我國(guó)國(guó)鐵路工工程抗震震設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范雖沒(méi)沒(méi)有說(shuō)明明跨度范范圍，但但說(shuō)明“對(duì)特殊殊抗震要要求的建建筑物和

5、和新型結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)進(jìn)行專門門研究設(shè)設(shè)計(jì)”。蘇通大橋工工程是一一個(gè)特大大型的橋橋梁工程程，投資資很大，而而且在政政治經(jīng)濟(jì)濟(jì)上具有有非常重重要的地地位，一一旦在地地震中遭遭到破壞壞，可能能導(dǎo)致的的生命財(cái)財(cái)產(chǎn)以及及間接經(jīng)經(jīng)濟(jì)損失失將會(huì)非非常巨大大。因此此，進(jìn)行行正確的的抗震研研究，確確保其抗抗震安全全性具有有非常重重要的意意義。蘇通大橋工工程的規(guī)規(guī)模很大大，橋梁梁長(zhǎng)度78000 mm，包括括主航道道橋、港港區(qū)專用用航道橋橋和引橋橋三部分分。其中中，主航航道橋?yàn)闉橹骺?0888m的雙塔塔斜拉橋橋；港區(qū)區(qū)專用航航道橋有有兩個(gè)方方案，即即主跨2588m的預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土連續(xù)續(xù)剛構(gòu)方方案和鋼鋼連續(xù)梁梁方案；引

6、橋?yàn)闉榭缍?0m、50mm和75mm的多跨跨連續(xù)梁梁方案。因因此，橋橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)的抗震震研究涉涉及到超超大跨度度斜拉橋橋、大跨跨度連續(xù)續(xù)剛構(gòu)和和連續(xù)梁梁橋這三三種橋型型，而這這三種橋橋型的抗抗震性能能各有特特點(diǎn)，采采用的抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)策略也也應(yīng)各不不相同，因因此抗震震研究工工作不僅僅工作量量相當(dāng)大大，而且且相當(dāng)復(fù)復(fù)雜。本報(bào)告主要要進(jìn)行了了以下三三方面的的工作：蘇通大橋抗抗震設(shè)防防標(biāo)準(zhǔn)研研究主航道橋抗抗震性能能研究專用航道橋橋抗震性性能研究究引橋抗震性性能研究究蘇通大橋抗抗震設(shè)防防標(biāo)準(zhǔn)的的研究確定橋梁工工程的抗抗震設(shè)防防標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)實(shí)際上就就是選擇擇橋址場(chǎng)場(chǎng)地地震震作用概概率水平平。這是是一項(xiàng)經(jīng)經(jīng)濟(jì)性和

7、和政策性性很強(qiáng)的的工作。橋梁抗震的的目標(biāo)是是減輕橋橋梁工程程的地震震破壞，保保障人民民生命財(cái)財(cái)產(chǎn)的安安全，減減少經(jīng)濟(jì)濟(jì)損失。因因此，既既要使震震前用于于抗震設(shè)設(shè)防的經(jīng)經(jīng)濟(jì)投入入不超過(guò)過(guò)我國(guó)當(dāng)當(dāng)前的經(jīng)經(jīng)濟(jì)能力力，又要要使地震震中經(jīng)過(guò)過(guò)抗震設(shè)設(shè)計(jì)的橋橋梁的破破壞程度度限制在在人們可可以承受受的范圍圍內(nèi)。換換言之，需需要在經(jīng)經(jīng)濟(jì)與安安全之間間進(jìn)行合合理平衡衡，這是是橋梁抗抗震設(shè)防防的合理理安全度度原則。多級(jí)設(shè)防的的抗震設(shè)設(shè)計(jì)思想想隨著國(guó)內(nèi)外外震害資資料的不不斷增加加，人們們對(duì)地震震動(dòng)特性性以及地地震作用用下各類類結(jié)構(gòu)的的動(dòng)力響響應(yīng)特性性、破壞壞機(jī)理、構(gòu)構(gòu)件能力力的研究究和認(rèn)識(shí)識(shí)也不斷斷加深。而而另一

8、方方面，由由于經(jīng)濟(jì)濟(jì)的原因因，社會(huì)會(huì)、團(tuán)體體組織對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)在在不同水水準(zhǔn)地震震作用下下結(jié)構(gòu)預(yù)預(yù)期抗震震性能會(huì)會(huì)有不同同的要求求。這些些因素，不不斷地促促進(jìn)抗震震設(shè)計(jì)思思想和方方法的發(fā)發(fā)展，由由原來(lái)的的單一設(shè)設(shè)防水準(zhǔn)準(zhǔn)一階段段設(shè)計(jì)逐逐漸發(fā)展展為雙水水準(zhǔn)或三三水準(zhǔn)設(shè)設(shè)防兩階階段設(shè)計(jì)計(jì)、三階階段設(shè)計(jì)計(jì)，以及及多水準(zhǔn)準(zhǔn)設(shè)防、多多性能目目標(biāo)準(zhǔn)則則的基于于性能的的抗震設(shè)設(shè)計(jì)等。單一水準(zhǔn)設(shè)設(shè)防，一一階段設(shè)設(shè)計(jì)我國(guó)現(xiàn)行公公路工程程抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范(JTJJ0044-899)和鐵鐵路工程程抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范（GBJJ1111-877）采用用的就是是這一種種方法，設(shè)設(shè)計(jì)目標(biāo)標(biāo)是大地地震作用用下結(jié)構(gòu)構(gòu)不發(fā)生生倒塌。美國(guó)

9、AASSHTOO規(guī)范、歐歐洲統(tǒng)一一規(guī)范(Euuroccodee8)采用的的也是一一階段設(shè)設(shè)計(jì)方法法，只是是更注重重延性抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)和檢算算。實(shí)踐表明：?jiǎn)我凰疁?zhǔn)設(shè)防防，一階階段設(shè)計(jì)計(jì)存在許許多的不不足，正正逐漸為為多水準(zhǔn)準(zhǔn)設(shè)防、多多性能目目標(biāo)的設(shè)設(shè)計(jì)方法法所代替替。雙水準(zhǔn)設(shè)防防、三水水準(zhǔn)設(shè)防防兩階段段設(shè)計(jì)近幾十年來(lái)來(lái)，美國(guó)國(guó)、日本本及我國(guó)國(guó)等國(guó)家家的地震震工程專專家先后后提出了了分類設(shè)設(shè)防的抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)思想，即即“小震不不壞、中中震可修修、大震震不倒”。各國(guó)國(guó)根據(jù)自自己的國(guó)國(guó)情，制制定了不不同的設(shè)設(shè)防水準(zhǔn)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)計(jì)方法。我國(guó)建筑筑抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范就是是采用三三水準(zhǔn)設(shè)設(shè)防兩階階段設(shè)計(jì)計(jì)方法，即即

10、對(duì)于發(fā)發(fā)生頻率率高、可可能性大大的中小小地震，為為了不影影響使用用功能，要要求結(jié)構(gòu)構(gòu)處于彈彈性范圍圍工作，以以強(qiáng)度作作為破壞壞準(zhǔn)則；對(duì)于發(fā)發(fā)生概率率小的大大地震，由由于經(jīng)濟(jì)濟(jì)的原因因，允許許結(jié)構(gòu)發(fā)發(fā)生塑性性變形和和有限度度的損傷傷，以結(jié)結(jié)構(gòu)的變變形作為為破壞準(zhǔn)準(zhǔn)則，以以此達(dá)到到“大震不不倒”的要求求。日本公路橋橋梁抗震震設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范(19996年最新新修訂版版)中采用用了兩水水準(zhǔn)抗震震設(shè)防，兩兩階段設(shè)設(shè)計(jì)方法法。對(duì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)橋梁梁(A類橋)，要求求在其使使用壽命命期間發(fā)發(fā)生的大大概率地地震動(dòng)作作用下，不不出現(xiàn)有有損橋梁梁健全的的破壞現(xiàn)現(xiàn)象；在在其使用用壽命期期間發(fā)生生的小概概率強(qiáng)烈烈地震動(dòng)動(dòng)作用下下

11、，不對(duì)對(duì)橋梁產(chǎn)產(chǎn)生致命命的破壞壞。對(duì)特特別重要要橋梁(B類橋)，除要要求在其其使用壽壽命期間間發(fā)生的的大概率率地震動(dòng)動(dòng)作用下下，不出出現(xiàn)有損損橋梁健健全的破破壞現(xiàn)象象外，還還要求在在其使用用壽命期期間發(fā)生生的小概概率強(qiáng)烈烈地震動(dòng)動(dòng)作用下下，僅對(duì)對(duì)橋梁產(chǎn)產(chǎn)生有限限的損傷傷。美國(guó)在ATTC-332項(xiàng)目中中也建議議采用兩兩水平抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)方法。三水準(zhǔn)設(shè)防防三階段段設(shè)計(jì)由范立礎(chǔ)教教授主編編的我國(guó)國(guó)首部“城市橋橋梁抗震震設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范”的征求求意見(jiàn)稿稿中，建建議采用用三水準(zhǔn)準(zhǔn)設(shè)防三三階段的的設(shè)計(jì)方方法，即即對(duì)應(yīng)三三個(gè)設(shè)防防水準(zhǔn)，分分別校核核各自的的設(shè)計(jì)指指標(biāo)，保保證設(shè)計(jì)計(jì)滿足三三個(gè)設(shè)防防水準(zhǔn)的的要求。新西蘭

12、抗震震設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范也采采用三級(jí)級(jí)設(shè)防、三三階段設(shè)設(shè)計(jì)的抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)方法。多水準(zhǔn)設(shè)防防、多性性能目標(biāo)標(biāo)的基于于性能的的抗震設(shè)設(shè)計(jì)Loma Priietaa、Norrthrridgge、阪阪神大地地震的震震害表明明：基于于不倒塌塌的抗震震設(shè)計(jì)在在保護(hù)生生命安全全方面還還是比較較有效的的，但難難以避免免巨大的的經(jīng)濟(jì)損損失。于于是，美美國(guó)學(xué)者者提出了了基于性性能的抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)思想（Perrforrmannce-Bassed Dessignn Phhiloosopphy），而而且越來(lái)來(lái)越多的的學(xué)者已已認(rèn)同將將來(lái)的抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)應(yīng)是基基于性能能的抗震震設(shè)計(jì)?；谛阅苣艿目拐鹫鹪O(shè)計(jì)思思想，主主要包括括結(jié)構(gòu)抗抗

13、震性能能等級(jí)的的定義，抗抗震性能能目標(biāo)的的選擇，以以及通過(guò)過(guò)正確設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)性能目目標(biāo)三部部分。對(duì)對(duì)于具體體的工程程結(jié)構(gòu)，基基于性能能的抗震震設(shè)計(jì)過(guò)過(guò)程是：首先，設(shè)設(shè)計(jì)人員員提出幾幾種抗震震性能目目標(biāo)及對(duì)對(duì)應(yīng)的造造價(jià)；其其次，由由社會(huì)團(tuán)團(tuán)體或業(yè)業(yè)主選擇擇結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)達(dá)到的的性能目目標(biāo)；最最后由設(shè)設(shè)計(jì)人員員根據(jù)所所選定的的性能目目標(biāo)進(jìn)行行抗震設(shè)設(shè)計(jì)，使使結(jié)構(gòu)滿滿足預(yù)期期的抗震震性能目目標(biāo)。基于性能的的結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)，實(shí)際際上是對(duì)對(duì)人們?cè)缭缫颜J(rèn)識(shí)識(shí)的“多級(jí)抗抗震設(shè)防防”思想的的進(jìn)一步步細(xì)化。這這一設(shè)計(jì)計(jì)思想使使抗震設(shè)設(shè)防目標(biāo)標(biāo)與設(shè)計(jì)計(jì)過(guò)程直直接相聯(lián)聯(lián)系，設(shè)設(shè)計(jì)工程程師可以以更準(zhǔn)確確地把握握結(jié)構(gòu)在在不

14、同的的地震動(dòng)動(dòng)水平下下的實(shí)際際性能，使使所設(shè)計(jì)計(jì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)更經(jīng)濟(jì)濟(jì)、合理理。但是，要真真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)基于性性能的抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)，目前前還需要要在以下下幾方面面進(jìn)行大大量的研研究： 不同場(chǎng)場(chǎng)地、不不同超越越概率設(shè)設(shè)計(jì)地震震的確定定； 結(jié)構(gòu)抗抗震性能能等級(jí)的的定量描描述：進(jìn)進(jìn)行工程程設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，用“不倒塌”、“確保生生命安全全”等定性性的術(shù)語(yǔ)語(yǔ)描述性性能等級(jí)級(jí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的的，工程程人員需需要的是是可用于于設(shè)計(jì)的的、由工工程術(shù)語(yǔ)語(yǔ)明確表表達(dá)的性性能指標(biāo)標(biāo)（如強(qiáng)強(qiáng)度、變變形、延延性等）； 在設(shè)計(jì)計(jì)和性能能校核過(guò)過(guò)程中，需需求與能能力計(jì)算算的研究究，包括括不同設(shè)設(shè)計(jì)階段段所應(yīng)采采用的分分析方法法和與之之相協(xié)調(diào)調(diào)

15、的分析析模型的的建立、不不同性能能等級(jí)下下結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件、附附屬物以以及整個(gè)個(gè)結(jié)構(gòu)體體系各力力學(xué)參數(shù)數(shù)的定量量計(jì)算等等。從九十年代代開(kāi)始，我我國(guó)已修修建了不不少特大大跨度橋橋梁，如如楊浦大大橋、徐徐浦大橋橋、廣東東海灣二二橋、廣廣東虎門門大橋、廣廣東南澳澳大橋、江江陰長(zhǎng)江江公路大大橋、南南京長(zhǎng)江江二橋、廣廣東丫髻髻沙特大大拱橋等等。這些些橋梁的的抗震性性能研究究都單獨(dú)獨(dú)立項(xiàng)進(jìn)進(jìn)行，在在目前無(wú)無(wú)大橋抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范可可參考的的情況下下，我們們參考了了國(guó)內(nèi)外外相關(guān)規(guī)規(guī)范，采采用了兩兩水準(zhǔn)設(shè)設(shè)防二階階段設(shè)計(jì)計(jì)的抗震震設(shè)計(jì)方方法，用用結(jié)構(gòu)是是否滿足足強(qiáng)度和和延性要要求來(lái)判判斷結(jié)構(gòu)構(gòu)的抗震震安全性性。在建的

16、香港港昂船洲洲大橋(主跨10118m斜拉橋)也采用用了三級(jí)級(jí)設(shè)防、三三階段設(shè)設(shè)計(jì)的設(shè)設(shè)計(jì)方法法，用正正常使用用極限狀狀態(tài)、承承載能力力極限狀狀態(tài)和結(jié)結(jié)構(gòu)完整整性極限限狀態(tài)相相應(yīng)的結(jié)結(jié)構(gòu)性能能目標(biāo)作作為控制制目標(biāo)。國(guó)內(nèi)外工程程抗震設(shè)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的選用用對(duì)于橋梁工工程，確確定抗震震設(shè)防標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，基基于合理理安全度度原則，一一般應(yīng)考考慮以下下三方面面因素：根據(jù)橋梁的的重要性性程度確確定該結(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)準(zhǔn)期；地震破壞后后，橋梁梁結(jié)構(gòu)功功能喪失失可能引引起次生生災(zāi)害的的損失；建設(shè)單位所所能承擔(dān)擔(dān)抗震防防災(zāi)的最最大經(jīng)濟(jì)濟(jì)能力。目前表示抗抗震設(shè)防防標(biāo)準(zhǔn)的的方法有有兩種：一種是是用超越越概率來(lái)來(lái)表示，如50

17、年10超越概率（也可用相應(yīng)的重現(xiàn)期來(lái)表示，50年10對(duì)應(yīng)475年）。另一種是確定性的，直接用地震動(dòng)的峰值加速度來(lái)表示。在我國(guó)各行行業(yè)的抗抗震規(guī)范范中，普普遍采用用超越概概率來(lái)表表示，它它包括了了設(shè)計(jì)基基準(zhǔn)期和和超越概概率兩個(gè)個(gè)參數(shù)。在在我國(guó)現(xiàn)現(xiàn)行的公公路工程程抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范(JTJJ0044-899)，鐵鐵路工程程抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范中都都是采用用50年為基基準(zhǔn)期。大大跨度橋橋梁的工工程投資資大、在在交通樞樞紐網(wǎng)中中所處的的地位重重要，一一旦受損損后修復(fù)復(fù)的難度度也大，宜宜采用較較長(zhǎng)的設(shè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)準(zhǔn)期。19999年12月由中中交公路路規(guī)劃設(shè)設(shè)計(jì)院、中中國(guó)地震震局地球球物理研研究所和和同濟(jì)大大學(xué)聯(lián)合

18、合編寫的的公路路工程抗抗震設(shè)防防標(biāo)準(zhǔn)(建議稿)中將高高速公路路和一級(jí)級(jí)公路上上的抗震震重點(diǎn)工工程(包括獨(dú)獨(dú)立極大大橋、特特大橋、大大橋、隧隧道和破破壞后修修復(fù)(搶救)困難的的重要路路段的路路基、重重要的路路線立體體交叉、重重要中橋橋和重要要擋土墻墻等工程程)的基準(zhǔn)準(zhǔn)期定為為100年，重重現(xiàn)期定定為2500050000年，見(jiàn)見(jiàn)表2.1。表2.1公路工工程抗震震設(shè)防標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（建建議稿）類別路線等級(jí)及及工程設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期期重現(xiàn)期（年年）I高速公路和和一級(jí)公公路上的的抗震重重點(diǎn)工程程100年250050000II高速公路和和一級(jí)公公路上的的一般工工程，二二級(jí)公路路上的抗抗震重點(diǎn)點(diǎn)工程75年1000III二級(jí)

19、公路上上的一般般工程，三三級(jí)公路路上工程程，四級(jí)級(jí)公路上上的抗震震重點(diǎn)工工程50年500IV四級(jí)公路上上的一般般工程25年200在編的城城市橋梁梁抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范(征求意意見(jiàn)稿)中，根根據(jù)橋梁梁在交通通網(wǎng)絡(luò)上上位置的的重要性性以及承承擔(dān)交通通量的多多寡，將將橋梁分分為甲A、甲B、乙、丙丙四類。其其中，甲甲A類指大大跨度橋橋梁，取取基準(zhǔn)期期為100年，采采用二級(jí)級(jí)設(shè)防，即即偶遇地地震和罕罕遇地震震的概率率水準(zhǔn)分分別為采采用100年超越越概率10%(相當(dāng)于于重現(xiàn)期期950年)和100年超越越概率2%(相當(dāng)于于重現(xiàn)期期49550年)。在 (征求意意見(jiàn)稿) 中還規(guī)規(guī)定：“根據(jù)橋橋梁使用用功能重重要性和

20、和投資條條件，如如跨海大大橋等重重大橋梁梁工程可可專門確確定更高高的三級(jí)級(jí)抗震設(shè)設(shè)防水準(zhǔn)準(zhǔn)或?qū)ｉT門指定特特大跨徑徑橋梁或或重大交交通網(wǎng)絡(luò)絡(luò)工程的的抗震設(shè)設(shè)計(jì)指南南。由國(guó)國(guó)家規(guī)定定的權(quán)限限審批” 。表2.2列列出了國(guó)國(guó)內(nèi)已建建的一些些大跨度度橋梁的的抗震設(shè)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，這些些橋梁均均采用兩兩水平抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)方法，設(shè)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)多為：P1：50年10，檢檢算強(qiáng)度度；P22：50年23，檢檢算位移移或變形形。這些些橋梁的的抗震性性能分析析表明，國(guó)國(guó)內(nèi)大跨跨度斜拉拉橋在50年超越越概率2%的地震震作用下下，橋塔塔都沒(méi)有有進(jìn)入非非線性工工作狀態(tài)態(tài)。在建的香港港昂船洲洲大橋，為為和英國(guó)國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范一致致，采用

21、用的基準(zhǔn)準(zhǔn)期為120年，其其各級(jí)設(shè)設(shè)防的超超越概率率、重現(xiàn)現(xiàn)期和相相應(yīng)的性性能目標(biāo)標(biāo)見(jiàn)表22.3。其它相關(guān)行行業(yè)的抗抗震設(shè)防防地震列列于表22.4。日本規(guī)范直直接規(guī)定定峰值加加速度進(jìn)進(jìn)行抗震震設(shè)計(jì)，在在阪神地地震后， I類、II類和III類場(chǎng)地地土的加加速度峰峰值分別別采用0.8833gg、0.6631gg和約0.3327gg。美國(guó)在Noorthhriddge地地震后，對(duì)對(duì)著名的的金門大大橋進(jìn)行行抗震加加固，要要求能抵抵御8.3級(jí)的大大地震，相相應(yīng)的地地面加速速度峰值值為0.665g左右。表2.2 國(guó)內(nèi)大大跨度橋橋梁的抗抗震設(shè)防防標(biāo)準(zhǔn)工程名稱抗震設(shè)計(jì)方方法設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)楊浦大橋兩水平P1：500年1

22、0，檢檢算強(qiáng)度度P2：1000年10，檢檢算位移移或變形形南浦大橋兩水平P1：500年10，檢檢算強(qiáng)度度P2：1000年10，檢檢算位移移或變形形徐浦大橋兩水平P1：500年10，檢檢算強(qiáng)度度P2：500年3，檢檢算位移移或變形形廣東海灣二二橋兩水平P1：500年10，檢檢算強(qiáng)度度P2：500年2，檢檢算位移移或變形形廣東虎門大大橋兩水平P1：500年10，檢檢算強(qiáng)度度P2：500年3，檢檢算位移移或變形形廣東南澳大大橋兩水平P1：500年10，檢檢算強(qiáng)度度P2：500年2，檢檢算位移移或變形形江陰長(zhǎng)江公公路大橋橋兩水平P1：500年10，檢檢算強(qiáng)度度P2：500年3，檢檢算位移移或變形形南京

23、長(zhǎng)江二二橋兩水平P1：500年10，檢檢算強(qiáng)度度P2：500年3，檢檢算位移移或變形形潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公公路大橋橋兩水平P1：500年10，檢檢算強(qiáng)度度P2：500年2，檢檢算位移移或變形形表2.3 昂船洲洲大橋推推薦的設(shè)設(shè)計(jì)重現(xiàn)現(xiàn)期極限狀態(tài)超越概率重現(xiàn)期性能目標(biāo)正常使用120年663120結(jié)構(gòu)處于彈彈性受力力狀態(tài)，震震后不需需修理即即可正常常通車，次次要構(gòu)件件和非關(guān)關(guān)鍵構(gòu)件件無(wú)實(shí)質(zhì)質(zhì)性損傷傷，關(guān)鍵鍵構(gòu)件無(wú)無(wú)損傷承載能力120年1102400橋梁可經(jīng)受受大的變變形，在在大地震震中，強(qiáng)強(qiáng)度無(wú)實(shí)實(shí)質(zhì)性減減弱，所所受的損損傷從經(jīng)經(jīng)濟(jì)和技技術(shù)角度度考慮，是是可修復(fù)復(fù)的。結(jié)結(jié)構(gòu)中的的關(guān)鍵構(gòu)構(gòu)件只受受輕微損損傷。

24、結(jié)構(gòu)完整120年 26000在強(qiáng)震作用用下，結(jié)結(jié)構(gòu)的變變形和損損傷不至至于引起起結(jié)構(gòu)整整體破壞壞。非關(guān)關(guān)鍵構(gòu)件件可受到到嚴(yán)重?fù)p損傷，非非結(jié)構(gòu)性性構(gòu)件可可破壞。表2.4相關(guān)行行業(yè)工程程的設(shè)防防標(biāo)準(zhǔn)工 程 名名 稱設(shè)計(jì)地震重重現(xiàn)期（年年）核電站100000長(zhǎng)江三峽大大壩100000水工I 級(jí)級(jí)雍水建建筑5000甲類電視塔塔2000水工I 級(jí)級(jí)非雍水水建筑1000蘇通大橋的的抗震設(shè)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)根據(jù)目前抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)方法的的發(fā)展水水平，建建議采用用兩水平平的抗震震設(shè)計(jì)方方法對(duì)蘇蘇通大橋橋進(jìn)行抗抗震研究究。蘇通大橋是是交通網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上的的樞紐工工程，而而且主航航道橋還還將是世世界第一一的斜拉拉橋，在在政治、經(jīng)經(jīng)

25、濟(jì)和國(guó)國(guó)防上具具有重要要意義，在在抗震救救災(zāi)中也也將起著著非常重重要的作作用。另另一方面面，隨著著我國(guó)經(jīng)經(jīng)濟(jì)實(shí)力力的增強(qiáng)強(qiáng)，人們們對(duì)特大大工程的的抗震安安全性也也有了更更高的要要求。因因此，我我們根據(jù)據(jù)各部分分橋梁的的重要性性，以及及地震破破壞后橋橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)的修復(fù)復(fù)（搶修修）的難難易程度度，建議議對(duì)主航航道橋、港港區(qū)專用用航道橋橋和引橋橋分別采采用兩種種不同的的設(shè)防標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行行抗震研研究，見(jiàn)見(jiàn)表2.5。其中中，對(duì)應(yīng)應(yīng)于P2概率的的結(jié)構(gòu)性性能要求求看起來(lái)來(lái)比國(guó)內(nèi)內(nèi)已建的的大跨度度斜拉橋橋要高一一些，但但如前所所述，它它們實(shí)際際上已有有這樣的的抗震性性能了。表2.5 蘇通大大橋抗震震設(shè)防標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)橋梁

26、設(shè)防地震概概率水平平結(jié)構(gòu)性能要要求主航道橋P1：1000年10（重重現(xiàn)期：950年）全橋完好無(wú)無(wú)損P2: 1100年2（重重現(xiàn)期：50000年）主塔可出現(xiàn)現(xiàn)微小裂裂縫，邊邊墩可利利用延性性抗震引橋?qū)Ｓ煤降罉驑騊1：500年10（重重現(xiàn)期：475年）橋墩接近或或剛進(jìn)入入屈服，其其它受力力構(gòu)件完完好P2: 550年2（重重現(xiàn)期：25000年）橋墩利用延延性抗震震，支座座正常工工作表2.6列列出了橋橋址地表表水平向向地震加加速度峰峰值。從從表中可可見(jiàn)，上上述設(shè)防防標(biāo)準(zhǔn)所所對(duì)應(yīng)的的地震加加速度并并不很高高，是可可行的。表2.6 蘇通大大橋橋址址場(chǎng)地地地表水平平地震加加速度峰峰值位 置設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期期超越概

27、率110%超越概率22%主航道橋北主墩1000.1433g0.1977g南主墩0.1488g0.1966g引橋和專用用航道橋橋北岸引橋500.12gg0.1733g專用通航孔孔橋墩0.1211g0.1766g南岸引橋0.1299g0.1855g主航道橋抗抗震性能能研究蘇通長(zhǎng)江大大橋主航航道橋的的推薦方方案為主主跨10888m的雙塔塔鋼斜拉拉橋，倒倒Y型橋塔塔，橋跨跨布置為為：1000.000+1000.000+3300.00+10888.000+3300.00+1000.000+1000.000m，橋面面寬度為為：（計(jì)計(jì)入風(fēng)嘴嘴的寬度度），梁梁高為：。圖3.1、圖3.2和圖3.3分別為為橋梁的

28、的立面布布置圖和和主梁截截面圖。圖圖3.1 主航道橋方案立面布置圖圖3.2 主航道橋方案主梁截面圖圖圖3.3 倒Y型主塔多座斜拉橋橋的地震震反應(yīng)分分析表明明：斜拉拉橋的主主梁和斜斜拉索在在地震作作用下的的反應(yīng)與與其構(gòu)件件強(qiáng)度相相比不大大，其設(shè)設(shè)計(jì)主要要由恒載載、活載載、溫度度荷載等等控制。斜斜拉橋的的抗震薄薄弱部位位位于橋橋塔、邊邊墩及其其基礎(chǔ)，以以及支撐撐連接裝裝置，這這些部分分也是斜斜拉橋抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)的重點(diǎn)點(diǎn)。有限限的幾次次斜拉橋橋震害也也證明了了這一點(diǎn)點(diǎn)。如在在19999年臺(tái)灣9.211大地震震中，一一座斜拉拉橋的主主塔根部部遭到破破壞；而而在19995年年阪神地地震中，位位于震區(qū)區(qū)的一

29、座座主跨4485mm的雙層層橋面斜斜拉橋邊邊跨橋墩墩上的鋼鋼搖軸栓栓釘脫落落。因此此，對(duì)蘇蘇通大橋橋主航道道橋進(jìn)行行抗震研研究時(shí)，重重點(diǎn)就應(yīng)應(yīng)放在橋橋塔、邊邊墩及其其基礎(chǔ)，以以及支撐撐連接裝裝置的抗抗震性能能分析上上。蘇通大橋主主航道橋橋的抗震震性能研研究分三三部分進(jìn)進(jìn)行：1) 抗震震概念設(shè)設(shè)計(jì)：主航道橋的的抗震概概念設(shè)計(jì)計(jì)分三方方面進(jìn)行行：三種種橋塔方方案的抗抗震性能能比較，以以及主塔塔下橫梁梁截面高高度對(duì)地地震反應(yīng)應(yīng)的影響響分析；處理邊邊墩負(fù)反反力問(wèn)題題的兩種種方案（邊邊跨主梁梁壓重或或設(shè)置預(yù)預(yù)應(yīng)力束束）的抗抗震比選選；全鋼鋼斜拉橋橋方案和和鋼混混凝土混混合梁方方案的抗抗震性能能比較。2)

30、 推薦薦方案的的地震反反應(yīng)分析析及抗震震驗(yàn)算3) 塔、梁梁連接裝裝置研究究及參數(shù)數(shù)分析抗震概念設(shè)設(shè)計(jì)3.1.11 動(dòng)力計(jì)計(jì)算模式式的建立立（基本本模型）在抗震概念念設(shè)計(jì)階階段，首首先以主主跨10888m的雙塔塔七跨全全鋼斜拉拉橋方案案（倒Y型橋塔塔，梁寬寬40.6m，高4.00m，邊跨跨壓重全全橋共71663.22t）為基基本方案案，建立立三維有有限元模模型（基基本模型型，見(jiàn)圖圖3.4）進(jìn)行行動(dòng)力特特性分析析，然后后再與其其它方案案進(jìn)行比比較。圖3.4 雙塔斜斜拉橋方方案的動(dòng)動(dòng)力計(jì)算算圖式（倒Y型主塔）在基本計(jì)算算模型中中，主梁梁、塔、邊邊墩用梁梁?jiǎn)卧ＤM（材材料和截截面特性性分別見(jiàn)見(jiàn)表3.

31、1和表表3.22），主主梁節(jié)點(diǎn)點(diǎn)和斜拉拉索吊點(diǎn)點(diǎn)主從相相連。邊邊界條件件的處理理見(jiàn)表33.3。斜斜拉索用用桁架單單元模擬擬，但考考慮垂度度效應(yīng)和和恒載引引起的幾幾何剛度度的影響響，材料料和截面面特性見(jiàn)見(jiàn)表3.4。表3.1 主梁和和塔墩材材料特性性 構(gòu)件彈性模量（KN/m2）一期恒載換換算密度度（T/m3）二期恒載線線密度（T/m）鋼主梁2.1110811.177067.010.5554510.46683混凝土塔3.5010772.6邊墩3.3010772.6表3.2 主梁、塔塔和邊墩墩的截面面特性構(gòu)件面積 （m2）抗扭慣矩 J（m4）抗彎慣矩 II2 （m4）抗彎慣矩 II3（m4）鋼主梁1.

32、719912.7331213.88984.69882.394419.0559279.33486.83442.537720.6773294.55147.2911倒Y型塔下塔柱59.199254.36771106.178422.5551471.7611554.441492.99463744.2777中塔柱43.999132.2111707.33832444.7446941.11543955.2000311.66341033.7770上塔柱64.988845.16881501.23005099.4000939.22074188.56691202.05443177.1335下橫梁33.3440549.

33、7722483.9988299.1193輔助墩17.000064.055931.666776.3554過(guò)渡墩16.6440110.441665.899887.6334表3.3 邊界與與連接條條件 位置自由度xyzxyz主塔底111111主塔與主梁梁010000錨固墩、輔輔助墩底底111111錨固墩、輔輔助墩與與主梁011000表中：x為為縱橋向向，y為橫橋橋向，z為豎向向?！?”表示自自由，“1”表示互互相約束束或固結(jié)結(jié)。表3.4拉拉索材料料和截面面特性 編號(hào)彈性模量（KN/m2）質(zhì)量密度（T/m33）面積（m2）編號(hào)彈性模量（KN/m2）質(zhì)量密度（T/m33）面積（m2）B011.95108

34、89.00.011134Z011.9510889.00.011134B020.010022Z020.010022B030.010022Z030.010022B040.010022Z040.010022B050.010022Z050.010022B060.008854Z060.010022B070.008854Z070.010022B080.008854Z080.008854B090.010022Z090.008854B100.010022Z100.008854B110.010022Z110.007770B120.008854Z120.007770B130.008854Z130.007770B1

35、40.010022Z140.007770B150.008854Z150.008854B160.007770Z160.008854B170.007770Z170.007770B180.010022Z180.007770B190.008854Z190.007770B200.007770Z200.007770B210.007770Z210.007770B220.007770Z220.007770B230.007770Z230.006602B240.006602Z240.006602B250.006602Z250.006602B260.006602Z260.006602B270.006602Z270.

36、005518B280.005518Z280.005518B290.005518Z290.005518B300.005518Z300.005518B310.005518Z310.005518B320.005518Z320.005518B330.005518Z330.005518B340.005518Z340.005518注：斜拉索索編號(hào)B01為邊跨跨遠(yuǎn)離橋橋塔的斜斜拉索；Z01為中跨跨遠(yuǎn)離橋橋塔的斜斜拉索。3.1.22 基本方方案的動(dòng)動(dòng)力特性性分析分析和認(rèn)識(shí)識(shí)橋梁的的動(dòng)力特特性是進(jìn)進(jìn)行抗震震性能分分析的基基礎(chǔ)。因因此，本本節(jié)采用用前述的的基本模模型，對(duì)對(duì)基本方方案進(jìn)行行了動(dòng)力力特性分分析。表3.

37、5列列出了基基本方案案的前10階振型型及兩階階扭轉(zhuǎn)振振型及頻頻率。可可見(jiàn)，基基本方案案的第一一階振型型為縱飄飄振型，對(duì)對(duì)應(yīng)的周周期接近近15s。因此此，進(jìn)行行地震反反應(yīng)分析析時(shí)，所所選用的的反應(yīng)譜譜和時(shí)程程曲線必必須包含含最長(zhǎng)為為15s的長(zhǎng)周周期成分分。圖3.5(A)3.55(I)顯示了了基本方方案的9階典型型振型。表3.5 基本方方案的動(dòng)動(dòng)力特性性振型階數(shù)頻率(Hzz)振型特征振型階數(shù)頻率(Hzz)振型特征10.06880縱飄70.38119反對(duì)稱豎彎彎20.10444一階對(duì)稱側(cè)側(cè)彎80.42558豎彎30.18001一階對(duì)稱豎豎彎90.42881塔同向側(cè)彎彎40.22227一階反對(duì)稱稱豎彎

38、100.42991塔反向側(cè)彎彎50.27779一階反對(duì)稱稱側(cè)彎160.54006一階對(duì)稱扭扭轉(zhuǎn)60.31550對(duì)稱豎彎270.78004一階反對(duì)稱稱扭轉(zhuǎn)圖3.5(A) 第1階：縱縱飄振型型圖3.5(B) 第2階：一一階對(duì)稱稱側(cè)彎圖3.5(c) 第3階：一一階對(duì)稱稱豎彎圖3.5(d) 第4階：一一階反對(duì)對(duì)稱豎彎彎圖3.5(E) 第5階：一一階反對(duì)對(duì)稱側(cè)彎彎圖3.5(F) 第8階：主主塔同向向側(cè)彎圖3.5(G) 第9階：主主塔反向向側(cè)彎圖3.5(H) 第16階：一一階對(duì)稱稱扭轉(zhuǎn)圖3.5(I) 第27階：一一階反對(duì)對(duì)稱扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)3.1.33 地震震動(dòng)輸入入的確定定江蘇省地震震工程研研究院提提交的蘇蘇通長(zhǎng)

39、江江公路大大橋設(shè)計(jì)計(jì)地震動(dòng)動(dòng)工程參參數(shù)研究究報(bào)告提提供了橋橋址六個(gè)個(gè)場(chǎng)點(diǎn)的的地震動(dòng)動(dòng)參數(shù)，即即主航道道橋的北北主墩、中中間墩和和南主墩墩（基準(zhǔn)準(zhǔn)期為100年），專專用通航航孔、南南引橋和和北引橋橋（基準(zhǔn)準(zhǔn)期為50年）。根根據(jù)地震震反應(yīng)分分析的結(jié)結(jié)果，20002年6月26日，蘇蘇通大橋橋設(shè)計(jì)組組、同濟(jì)濟(jì)大學(xué)橋橋梁抗震震研究室室和江蘇蘇省地震震工程研研究院三三方就蘇蘇通大橋橋的地震震輸入問(wèn)問(wèn)題開(kāi)了了一個(gè)協(xié)協(xié)調(diào)會(huì)。根根據(jù)協(xié)調(diào)調(diào)會(huì)的意意見(jiàn)，江江蘇省地地震工程程研究院院對(duì)主橋橋及引橋橋、專用用通航孔孔橋地表表加速度度反應(yīng)譜譜按公公路工程程抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范（JTJJ0044-899）的的形式進(jìn)進(jìn)行了標(biāo)標(biāo)定

40、，并并擬合標(biāo)標(biāo)定后的的反應(yīng)譜譜合成對(duì)對(duì)應(yīng)于不不同超越越概率的的加速度度時(shí)程，供供橋梁抗抗震計(jì)算算采用。設(shè)計(jì)反應(yīng)譜譜的表達(dá)達(dá)式為：式中：TT結(jié)構(gòu)自自振周期期（秒）；T1反應(yīng)應(yīng)譜平臺(tái)臺(tái)段起始始周期（秒秒）；max 反應(yīng)譜譜最大值值； Tg(s)特征周周期（秒秒）；k 指數(shù)數(shù)；(T)反應(yīng)譜譜值，根根據(jù)反應(yīng)應(yīng)譜計(jì)算算結(jié)果，當(dāng)(T)0.1時(shí)，取(T)=0.1。在抗震概念念設(shè)計(jì)階階段，地地震反應(yīng)應(yīng)采用反反應(yīng)譜法法進(jìn)行分分析，取取前300階，按按CQCC法進(jìn)行行組合。地地震輸入入采用兩兩種方式式：1) 縱向向豎向向；2）橫向向豎向向。采用用的反應(yīng)應(yīng)譜參數(shù)數(shù)未考慮慮河床沖沖刷的影影響，見(jiàn)見(jiàn)表3.6。表3.6

41、蘇通大大橋主橋橋地表加加速度反反應(yīng)譜參參數(shù)表（未未考慮沖沖刷影響響）方向超越概率阻尼比0.03阻尼比0.05T1(s)Tg(s)maxkT1(s)Tg(s)maxK水平向100年110%0.351.153.001.400.351.152.451.30100年22%0.451.253.101.450.451.252.501.35豎向100年110%0.100.482.851.100.100.482.351.05100年22%0.100.552.901.150.100.552.401.10對(duì)主橋進(jìn)行行抗震概概念設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，采采用100年2%超越概概率、阻阻尼比5%的反應(yīng)應(yīng)譜進(jìn)行行計(jì)算分析析（如圖圖3

42、.66所示）。100年2%超越概概率對(duì)應(yīng)應(yīng)的地表表加速度度峰值為為：水平平向0.1197gg，豎向0.1135gg。之所以以采用5%的阻尼尼比，是是考慮到到塔柱的的反應(yīng)很很大，裂裂縫的開(kāi)開(kāi)展將會(huì)會(huì)增大耗耗能能力力，而對(duì)于于混凝土土塔柱和邊邊墩的反反應(yīng)，自自身的阻阻尼特性性影響是是主要的的，所以以采用反反應(yīng)譜法法進(jìn)行分分析時(shí)，可可以統(tǒng)一一采用5%。圖3.6 主橋100年2超越越概率、5%阻尼比比的反應(yīng)應(yīng)譜曲線線（未考考慮沖刷刷）3.1.44 三種種橋塔方方案的斜斜拉橋抗抗震性能能分析斜拉橋的主主塔是整整個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)最為關(guān)關(guān)鍵的受受力構(gòu)件件之一，主主塔的形形式和尺尺寸在很很大程度度上決定定了斜拉拉橋的

43、動(dòng)動(dòng)力特性性和抗震震性能。蘇蘇通大橋橋的主航航道橋設(shè)設(shè)計(jì)了三三種橋塔塔方案，即即倒Y型、鉆鉆石型和和A字型，如如圖3.7所示示。本報(bào)告建立立三維有有限元模模型，對(duì)對(duì)采用這這三種橋橋塔方案案的斜拉拉橋進(jìn)行行了動(dòng)力力特性和和抗震性性能分析析。三種種橋塔方方案斜拉拉橋的計(jì)計(jì)算模型型的不同同之處在在于主塔塔形式和和截面尺尺寸（見(jiàn)見(jiàn)表3.7），其其中，倒倒Y型橋塔塔斜拉橋橋方案的的計(jì)算模模型即前前述的基基本模型型。表3.8列列出了采采用三種種橋塔方方案的斜斜拉橋的的動(dòng)力特特性。從從表中可可見(jiàn)，三三種塔型型斜拉橋橋方案的的動(dòng)力特特性除了了塔自身身的橫向向振動(dòng)外外差別很很小。以以塔的橫橫向振動(dòng)動(dòng)為主的的振型

44、頻頻率，與與倒Y型塔相相比，鉆鉆石型塔塔要低27%，A型塔要要低31%。此外外，A型塔方方案的扭扭轉(zhuǎn)頻率率也比其其它兩種種方案低低3%左右。圖圖3.7 主航道橋三種橋塔方案表3.7 三種橋橋塔方案案的截面面特性比比較構(gòu)件面積 （m2）抗扭慣矩 J（m4）抗彎慣矩 II2 （m4）抗彎慣矩 II3（m4）倒Y型塔下塔柱59.199254.36771106.178422.5551471.7611554.441492.99463744.2777中塔柱43.999132.2111707.33832444.7446941.11543955.2000311.66341033.7770上塔柱64.98884

45、5.16881501.23005099.4000939.22074188.56691202.05443177.1335下橫梁33.3440549.7722483.9988299.1193鉆石型塔下塔柱64.433655.10221647.39669033.29901705.837711882.555819.77504077.8779中塔柱43.999132.2111707.33832444.7446941.11543955.2000311.66341033.7770上塔柱64.988845.16881501.23005099.4000939.22074188.56691202.05443177

46、.1335下橫梁33.3440549.7722483.9988299.1193A型塔下塔柱59.288755.02551115.30448966.85521475.971111779.559498.00054044.2776中塔柱44.622734.1388761.00263377.5007965.66774388.5889341.55741533.3770上塔柱33.499028.1066318.44211866.7222414.66432488.5002144.887686.1899下橫梁33.3440549.7722483.9988299.1193中橫梁22.1660166.881613

47、3.7749100.3347表3.8 三種塔塔型的動(dòng)動(dòng)力特性性比較振型階數(shù)倒Y型塔鉆石型塔A型塔頻率(Hzz)振型特征頻率(Hzz)振型特征頻率(Hzz)振型特征10.06880縱飄0.06888縱飄0.06777縱飄20.10444一階對(duì)稱側(cè)側(cè)彎0.10440一階對(duì)稱側(cè)側(cè)彎0.10443一階對(duì)稱側(cè)側(cè)彎30.18001一階對(duì)稱豎豎彎0.18003一階對(duì)稱豎豎彎0.17887一階對(duì)稱豎豎彎40.22227一階反對(duì)稱稱豎彎0.22330一階反對(duì)稱稱豎彎0.22113一階反對(duì)稱稱豎彎50.27779一階反對(duì)稱稱側(cè)彎0.27118一階反對(duì)稱稱側(cè)彎0.27441一階反對(duì)稱稱側(cè)彎60.31550對(duì)稱豎彎0

48、.31009塔同向側(cè)彎彎0.29220塔同向側(cè)彎彎70.38119反對(duì)稱豎彎彎0.31556對(duì)稱豎彎0.29558塔反向側(cè)彎彎80.42558豎彎0.31885塔反向側(cè)彎彎0.31330豎彎90.42881塔同向側(cè)彎彎0.38330豎彎0.38005豎彎100.42991塔反向側(cè)彎彎0.42777豎彎0.42220豎彎160.54006一階對(duì)稱扭扭轉(zhuǎn)0.53998一階對(duì)稱扭扭轉(zhuǎn)0.52223(114)一階對(duì)稱扭扭轉(zhuǎn)270.78004一階反對(duì)稱稱扭轉(zhuǎn)0.78006一階反對(duì)稱稱扭轉(zhuǎn)0.75991一階反對(duì)稱稱扭轉(zhuǎn)用前述的動(dòng)動(dòng)力計(jì)算算模型，對(duì)對(duì)三種橋橋塔方案案進(jìn)行了了地震反反應(yīng)分析析。表3.9，表表3

49、.110和表表3.111對(duì)三三種塔型型（倒YY型、鉆鉆石型和和A型）的的地震反反應(yīng)進(jìn)行行了比較較分析。表表中數(shù)據(jù)據(jù)表明，三三種塔型型方案的的縱向地地震反應(yīng)應(yīng)差別較較小，但但橫向地地震反應(yīng)應(yīng)差別較較大。其其中，倒倒Y型塔和和A型塔的的內(nèi)力反反應(yīng)差別別較小，但但A型塔的的塔頂位位移比倒倒Y型塔增增大了55%；鉆石石型塔的的內(nèi)力和和位移反反應(yīng)都特特別大，塔塔底彎矩矩和塔頂頂位移都都比倒YY型塔增增大了一一倍，對(duì)對(duì)抗震較較為不利利。表3.122比較了了各邊墩墩的橫向向內(nèi)力反反應(yīng)。對(duì)對(duì)于控制制設(shè)計(jì)的的是1# 輔助墩墩底彎矩矩，鉆石石型塔方方案比倒倒Y型塔方方案小6%，而A型塔方方案則比比倒Y型塔方方案大

50、7%，三者者之間差差別不大大。圖3.8(A)圖3.88(F)分別顯顯示了各各種方案案在兩種種地震輸輸入下，塔塔柱的內(nèi)內(nèi)力和位位移反應(yīng)應(yīng)包絡(luò)圖圖?？傮w來(lái)說(shuō)，從從抗震的的角度來(lái)來(lái)看，倒倒Y型塔和和A型塔較較好，鉆鉆石型塔塔較差。表3.9 主塔控控制斷面面內(nèi)力最最大值（縱縱向+豎向輸輸入）塔型塔柱截面位位置軸力P (kN)剪力Q3 (kN)彎矩M2 (kN.m)倒Y型塔底7.5033E42.6999E42.2500E6下橫梁下側(cè)側(cè)7.0800E42.2844E41.2388E6下橫梁上側(cè)側(cè)6.6699E41.8099E41.2411E6交叉點(diǎn)下側(cè)側(cè)3.2555E49.5644E35.1933E5交叉

51、點(diǎn)上側(cè)側(cè)5.9611E41.9977E41.0355E6鉆石型塔底7.4266E42.8055E42.3100E6下橫梁下側(cè)側(cè)7.0466E42.3622E41.2366E6下橫梁上側(cè)側(cè)6.5466E41.8766E41.2499E6交叉點(diǎn)下側(cè)側(cè)3.2111E49.6511E35.2788E5交叉點(diǎn)上側(cè)側(cè)5.8499E42.0177E41.0522E6A型塔底7.6466E42.9411E42.3622E6下橫梁下側(cè)側(cè)7.2477E42.4744E41.3000E6下橫梁上側(cè)側(cè)6.8155E41.9222E41.3022E6上橫梁下側(cè)側(cè)3.5877E41.0200E45.8744E5上橫梁上側(cè)

52、側(cè)3.1211E41.0622E45.8799E5注：3方向向?yàn)榭v橋橋向，2方向?yàn)闉闄M橋向向表3.100 主塔控控制斷面面內(nèi)力最最大值（橫橫向+豎向輸輸入）塔型斷面位置軸力P (kN)剪力Q2 (kN)彎矩M3 (kN.m)倒Y型塔底2.6122E53.9966E41.4622E6下橫梁下側(cè)側(cè)2.5988E53.3500E48.0700E5下橫梁上側(cè)側(cè)2.0477E53.7777E41.2355E6交叉點(diǎn)下側(cè)側(cè)1.9399E59.1144E35.1188E5交叉點(diǎn)上側(cè)側(cè)5.6699E42.6222E41.1411E6下橫梁端部部1.0188E47.5077E41.7200E6鉆石型塔底2.32

53、22E56.7111E42.9566E6下橫梁下側(cè)側(cè)2.3077E56.4655E41.0055E6下橫梁上側(cè)側(cè)1.8222E53.0955E47.4100E5交叉點(diǎn)下側(cè)側(cè)1.7100E57.3211E33.4388E5交叉點(diǎn)上側(cè)側(cè)5.5499E42.7277E41.2577E6下橫梁端部部1.6222E47.1144E41.6288E6A型塔底1.9744E54.1799E41.4888E6下橫梁下側(cè)側(cè)1.9577E53.4900E48.7166E5下橫梁上側(cè)側(cè)1.4311E53.8888E41.1188E6上橫梁下側(cè)側(cè)1.2988E51.0199E47.7844E5上橫梁上側(cè)側(cè)6.3700

54、E41.0022E42.5800E5下橫梁端部部1.9333E46.8299E41.5600E6注： 塔柱柱：3方向?yàn)闉榭v橋向向，2方向?yàn)闉闄M橋向向 橫梁：22方向?yàn)闉樨Q向，3方向?yàn)闉榭v橋向向表3.111 關(guān)鍵節(jié)節(jié)點(diǎn)的位位移最大大值塔型位移縱向+豎向向輸入橫向+豎向向輸入縱向豎向橫向豎向倒Y型塔頂位移（m）1.2922/0.2222/梁端位移（m）1.1988/0.1188/跨中位移（m）1.20110.24660.95550.2466鉆石型塔頂位移（m）1.2600/0.4888/梁端位移（m）1.1688/0.1322/跨中位移（m）1.17110.24771.00220.2466A型塔頂

55、位移（m）1.3099/0.3455/梁端位移（m）1.2133/0.1133/跨中位移（m）1.21660.24110.98330.2411表3.122 邊墩控控制斷面面內(nèi)力最最大值（橫橫向+豎向輸輸入）塔型截面位置軸力P (kN)剪力Q2(kN)彎矩(M33kN.m)倒Y型塔1# 輔助助墩底6.4155E31.0244E45.3399E52# 輔助助墩底4.8699E38.5433E34.2611E5過(guò)渡墩底2.1133E37.7233E33.6399E5鉆石型塔1# 輔助助墩底7.0833E39.7088E35.0400E52# 輔助助墩底4.9788E38.4000E34.1522E5

56、過(guò)渡墩底2.3366E38.8133E34.0866E5A型塔1# 輔助助墩底5.2488E31.0944E45.7133E52# 輔助助墩底4.9133E38.8088E34.4188E5過(guò)渡墩底2.1166E37.4177E33.4777E5注： 輔助助墩從主主塔側(cè)往往過(guò)渡墩墩側(cè)編號(hào)號(hào)，3方向?yàn)闉榭v橋向向，2方向?yàn)闉闄M橋向向 表中數(shù)據(jù)據(jù)為單柱柱的反應(yīng)應(yīng)?？v向位移(m) 軸力P (kNN) 剪力力Q3 (kN) 彎矩M2 (kN.m)圖3.8(A) 倒Y型塔方方案單根根塔柱反反應(yīng)包絡(luò)絡(luò)圖（縱縱向+豎向輸輸入）縱向位移(m) 軸力P (kNN) 剪力力Q3 (kN) 彎矩M2 (kN.m)圖3

57、.8(B) 鉆石型型塔方案案單根塔塔柱反應(yīng)應(yīng)包絡(luò)圖圖（縱向向+豎向輸輸入） 縱向位移移(m) 軸力P (kNN) 剪剪力Q3 (kN) 彎矩M2 (kN.m)圖3.8(C)AA型塔方方案單根根塔柱反反應(yīng)包絡(luò)絡(luò)圖（縱縱向+豎向輸輸入）橫向位移(m) 軸力P (kNN) 剪剪力Q2(kN) 彎矩M3(kN.m)圖3.8(D) 倒Y型塔方方案單根根塔柱反反應(yīng)包絡(luò)絡(luò)圖（壓壓重，橫橫向+豎向輸輸入）橫向位移(m) 軸力P (kNN) 剪剪力Q2(kN) 彎矩M3(kN.m)圖3.8(E) 鉆石型型塔方案案單根塔塔柱反應(yīng)應(yīng)包絡(luò)圖圖（橫向向+豎向輸輸入）橫向位移(m) 軸力P (kNN) 剪剪力Q2(kN)

58、 彎矩M3(kN.m)圖3.8(F) A型塔方方案單根根塔柱反反應(yīng)包絡(luò)絡(luò)圖（橫橫向+豎向輸輸入）3.1.55 橋塔塔下橫梁梁截面高高度對(duì)地地震反應(yīng)應(yīng)的影響響分析表3.9、3.110中的的數(shù)據(jù)表表明，塔塔柱的內(nèi)內(nèi)力反應(yīng)應(yīng)比靜載載內(nèi)力大大很多，將將控制設(shè)設(shè)計(jì)。截截面驗(yàn)算算表明：在橫向向+豎向輸輸入下，下下橫梁的的彎矩相相當(dāng)大，8.00m高的截截面配筋筋相當(dāng)困困難。于于是，本本報(bào)告以以基本模模型為基基礎(chǔ)，試試圖修改改下橫梁梁高度，從7.0m變化為8.0m、9.0m、10.0m，以分析橋塔地震反應(yīng)的敏感性。表3.133、3.114分別別列出了了兩種地地震輸入入橋塔控控制斷面面的內(nèi)力力反應(yīng)。表表3.11

59、3表明明，下橫橫梁高度度從7.00m增大到10.0m，塔柱柱的縱向向內(nèi)力反反應(yīng)有增增大的趨趨勢(shì)，但但很小，最最大不超超過(guò)1%。表3.14表表明，在在橫向+豎向輸輸入下，下下橫梁高高度從7.00m增大到10.0m，橋塔塔各斷面面的地震震反應(yīng)變變化趨勢(shì)勢(shì)不一致致：下橫橫梁上、下下側(cè)塔柱柱截面，交交叉點(diǎn)上上側(cè)塔柱柱截面和和下橫梁梁端部截截面有不不斷增大大的趨勢(shì)勢(shì)，而塔塔底截面面、交叉叉點(diǎn)下側(cè)側(cè)塔柱截截面則稍稍有減小小。當(dāng)下下橫梁高高度從88.0mm增加到9.00m時(shí)，最最終控制制設(shè)計(jì)的的四個(gè)截截面：塔塔底截面面、下橫橫梁上側(cè)側(cè)塔柱截截面，交交叉點(diǎn)下下側(cè)塔柱柱截面、下下橫梁端端部截面面的彎矩矩變化較較

60、小，都都在6%以內(nèi)，但但下橫梁梁的截面面強(qiáng)度可可以有較較大的提提高。因此，適當(dāng)當(dāng)增加下下橫梁的的截面高高度，對(duì)對(duì)改善主主塔的抗抗震性能能是有利利的。表3.133 下橫梁梁高度對(duì)對(duì)主塔內(nèi)內(nèi)力的影影響（縱縱向+豎向輸輸入）下橫梁高度度(m)截面位置軸力P (kNN)剪力Q3 (kkN)彎矩M2 (kkN.mm)變化 比比例7.0塔底7.4900E42.6766E42.2433E6-0.3%下橫梁上側(cè)側(cè)塔柱6.6700E41.8088E41.2400E6-0.1%交叉點(diǎn)下側(cè)側(cè)塔柱3.2533E49.5455E35.1766E5-0.3%8.0塔底7.5033E42.6999E42.2500E60下橫