橋建合一高架車站抗震分析

2018-09-26 10:43:44曹曉亮

現(xiàn)代城市軌道交通 2018年9期

曹曉亮

（中鐵第六勘察設計院集團有限公司，天津 300308）

0 引言

高架車站一般采用?“橋建合一”、“橋建分離”的結構型式，車站主體常用混凝土框架結構。車站主體與區(qū)間橋梁分縫而設，分縫兩側柱下共用基礎。關于高架車站抗震的分析已有一些學者做過相關研究[7-8]，并給出了指導意見，其參考的規(guī)范多為文獻[5]與文獻[9]。本文重點參考文獻[1]與文獻[2]，更加側重其作為橋梁體系的受力分析，為同類結構的設計提供參考。

1 工程概況

本工程采用橫向雙柱單跨雙懸臂、縱向連續(xù)多跨的空間混凝土框架結構體系，橫向單跨雙懸臂框架梁利用預應力技術控制其豎向變形，由地上三層、局部一層地下室組成，車站屋架采用鋼結構體系。本高架站站臺為魚腹式，曲線半徑?1??500??m，有效站臺長度為?120??m，站臺中心寬度為?10.5??m，車站總高度約為?22??m。車站結構布置如圖?1?所示。

根據文獻[2]第?8.3.1?條，對于“橋建合一”結構形式的高架站，地面層墩柱抗震驗算的荷載效應組合可按現(xiàn)行的文獻[5]執(zhí)行，并按其進行抗震性能Ⅰ下的構件強度驗算。抗震性能Ⅱ、Ⅲ下的墩柱抗剪強度和塑性鉸區(qū)變形按文獻[2]第?7?章的相關內容驗算。本高架車站工程抗震設防烈度為?8?度，設計基本地震加速度為?0.2g，設計地震分組為第二組。

圖1 高架車站布置示意圖

2 高架車站 Midas 分析模型

本高架車站采用?Midas/Civil?建立全橋有限元模型進行抗震分析，建立有限元模型時除蓋梁采用?C50?混凝土外，其余構件均采用?C40?混凝土。其中樁基、承臺、墩柱、蓋梁、軌道梁采用空間梁單元模擬，站廳層與站臺層采用板單元模擬[6]。利用節(jié)點彈性支承模擬樁土相互作用，約束剛度采用“m”法計算。Midas?模型如圖?2所示。

3 多遇地震作用下墩柱強度驗算

根據文獻[2]第?3.3.1?條規(guī)定，墩柱的性能等級要求為Ⅰ時，地震作用的計算方法應采用線性反應譜方法。根據文獻[5]第?7.1.4?條規(guī)定，進行多遇地震的驗算時，應分別按有車與無車進行計算。

3.1 多遇地震作用下內力結果

荷載組合：①恒載+橫橋向地震作用+活載豎向力+50%活載地震力；②恒載+順橋向地震作用+活載豎向力；③恒載+橫橋向地震作用；④恒載+順橋向地震作用。不同荷載組合下地面層墩柱的內力計算結果見表?1～表?4。

表1 荷載組合①下的墩柱內力結果

表2 荷載組合②下的墩柱內力結果

圖2 高架車站有限元模型

表3 荷載組合③下的墩柱內力結果

表4 荷載組合④下的墩柱內力結果

3.2 墩柱強度驗算

取最不利荷載組合，根據規(guī)范，按容許應力法對墩柱進行強度驗算[3-4]，結果見表?5、表?6。

4 罕遇地震作用下墩柱延性驗算

4.1 彈塑性時程分析

參考文獻[1]引入延性抗震體系的概念，把墩柱作為延性構件，應避免其發(fā)生剪切破壞。根據文獻[2]第?5.4?條規(guī)定，采用非線性時程分析方法進行罕遇地震分析。首先假設罕遇地震作用下，橋墩處于彈性工作階段，不進行剛度折減，選取?3?條地震波進行非線性時程分析并取計算結果的最大值，然后通過墩柱的最不利軸力求出對應的屈服彎矩，對比結果見表?7。

由表?7?的結果可知：罕遇地震作用下，橋墩順橋向及橫橋向均進入彈塑性工作階段，因此針對各屈服處設塑性鉸進行非線性時程分析。