２０１１年第１３ １９Ｊ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｏ规划与设计Ｏ 科技信息 钢筋混凝土棚洞结构地震响应分析 许卓 （甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司 甘肃兰州７３００３０） 【摘要】为了对甘肃震区国道２１２线钢筋混凝土棚 同施工图设计进行指导和进一步优化，本文建立了空间计算模型，通过采用ＳＰ．ＳＳ方 法细合出不同的地震力加栽计算后分析、研究，对各主要构件的地震响应程度、响应曲线、响应时程反应进行了矢量化分析，在对反应谱分析、 Ｅｌ㈣ｍｏ波的地震时程响应计算分析后对设计进行了优化．并给出了结构前２５阶振型计算特性 【关键词】棚洞；地震；响应分析 ０引言 Ｇ２１２线甘小段是甘 ｎ省规划的“四纵 横四个重要路段”公路网 主骨架Ｉ１１的第二纵．是甘 Ｉ、ｆ省会兰州通达甘确震 陇南的重要公路， ｄ 是ｔｔ．１￣省与网川主震 物资运输与人员交流的交通要道 、 次没汁棚洞位于Ｋ１ １０４．０２５～２０５段．一侧紧临洮 ，另一侧山 体岩性以二叠系炭质页岩 扳岩及断层角砾岩为主．受地震影响，产状 紊乱，破碎，揉皱现象严承上部４．５一一１２．Ｏｍ为碎石土，稍街，稍湿，碎 粒径以１０—１００ｍｍ为主．棱角分明．岩性为砂质板岩、砂岩 路基为 基岩．岩性为炭质页岩、砖质板岩及断层角砾岩，页岩风化严重，滑腻， 染于，水湿后泥化；硅质板岩 硬，白色 ｌ英脉发育，含黄铁矿晶体，钻 进 难．部分层段漏水 路基右侧为人工填筑的崩塌堆积物，坡脚延仲 到洮 岸边形成大于２（）ｍ的如边坡 、受洮河冲刷作用．有坍塌现象， 紧Ｉ｝ 现行公路段可见宽０．２～Ｉ．０ＩＩＪ－Ｋ 米左右的顺ｆ｜Ｉｆ向裂缝，贯通整 个堆积体，表明陔人工堆积体还处 沉降田结阶段，内部结构松散，坡 脚受洮河冲刷后易产生滑坡 １棚洞设计要点 Ｉ 计算荷载与分析模式 Ｉ．１衙载 （１）永久荷载：结构白匪、混凝土的徐变、同填土石ＪＩ：力（含一定数 珀 坍力‘、落石堆积的：￡ ） 回填土石压力计算图示 （２）ｎＪ变荷载：温度变化：基五｝ｌ：沉降；汽１ 荷栽（汁人冲击力） （３）ｆ＝｝Ｉ５然荷载： 地震衙载：汽 撞１＊力 １．１－２衙载组合 结构汁算分别按以Ｆ ６种荷载组介进行．按符自最大的内力进行 配筋汁算．结构重要性系数收１．１．总体设汁原则：通过加密 点箍筋 俅 ‘强 弱弯．计算巾汁入混凝土收缩与徐变非线性效应影响 （１）恒载 （２） 载＋温度效应 （３）恒载十温度效应ｆ温度应力）十汽１ （４） 载＋温度效应（温度应力）｝ 汽‘ ｝沉降 （５）∞ 载 汽１ 撞击力 （６） 载十地震力 １．Ｉ．３对十不良地质的弩虑 考虑刮岩体稳定较蔗． 填土行 力ｒｆ１龠一定数 的坍力‘、落行 堆积的土 露ｆｌ｝，根抛没汁人员提供的资料及要求．考虑落石对棚洞 ７２８ 的影响，尤不良地质的影响，沿线尤大范同滑坡，滑动面未通过棚洞结 构 汁算是在棚洞周用ＩＩＩ体均稳定的基础上进行 １．２计算假定 结合施工图纸，针剥棚洞特点．挺出如下假定： （１）建设条件、外部Ｉ 索变化等都会严重影响结构汁算结果的精 度与ｎｒ靠性．ｆｕ｝Ｉｉ于这些 素存在不确定性．汁算巾未努虑这些 素 的影响．另外汁算巾也未杉虑临时施工没施与没备自身的稳定与安全 问题 （２）静力分析重点针刘棚洞结构部分。不考虑土与结构的接触 （３）对于棚洞结构自身（Ｉ！ｉ】钢筋混凝土材料）的流变效应按徐变荷 载汁人．不考虑土体的蠕变效应 （４）静力计算不弩虑非线性效应 ２棚洞结构地震响应分析 ２．１抗震分析条件及分析模型 ２．１．１抗震计算模） 根抛地质资料．小棚洞似十地震烈 Ｗｌｌ度ＩＸ． 此采用空问计算 软件建立空间计算模 诅进行分析．．汁算巾考虑了桩基￣，ｌｌｘｑ整体结十勾刚 度的影响．利用 点弹性支承功能模拟ｒ桩侧土对桩基础的作用，桩 基础底部模拟为同结 ● 一 ● ， ～ ● ． ． ● ● ● ● 抗震计算模型 ２．１．２汁算组合荷裁 特征仃 ‘算巾芬虑结构 １００阶振Ｊ ｒ算．质艟分布果片ｊ一・致质 蜒法进行计算 、地 力计算结 的组合采用ＳＲＳＳ方法进行组合 地雀力分别汁算纵桥向和横桥向的影响．地震力采用如下两种组 合方式： （１）纵桥向：１００％纵向震动＋３Ｏ％横向 动＋５０％ 震动组合 （２）横桥向：１００％横向震动＋３Ｏ％纵向震动＋５０％ 向震动组合 ２．２反应谱分析 ２．２．１各主要构ｆ：ｌ：０９地 响应计算成 纵向＋竖直激励组合地震响应内力值 轴力 横向剪力 横向弯矩 竖向剪力 纵向弯矩 构件 部位 一 （ｋ ） （ｋＮ）、（ｋＮ．ｉｎ，） （ｋＮ） ［ ｋＮｆｌＩ１） 盖粱 一２３３ １５８ ２３６ ｌ７９５ —２Ｉ６３ 部 横粱 一８ １ ５．３ ３．６．２ ．３２．７ —５５３ 纵梁 ２５８ ５２ ９ ２２４ ５９６ １４４２ Ｆ部 ．Ｉ＇－横梁 ２２６ １３８ ３３２ ３３３ １Ｉ ３２ 科技信息０规划与设ｉｆｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１１年第１３期 符主要构件的地震响应内力计算成果见表．纵向、横向及竖直激 ２．３．２时程分析结果 竖桥向激励下跨中挠度时程曲线和纵桥向激励塔顶俯移时程曲 励Ｆ结构地震响应值见网．振型空间组合采用ＳＲＳＳ振型组合法 横向＋竖直激励组合地震响应内力值 构件 ！ｉ＿Ｌ下图所示 轴力 部位 －一－ －（ｋＮ）盖粱 一５９０ ｔ 横粱 纵粱一７６ ｌ５３ 横向势力横向弯矩竖向剪力．纵向弯矩 － ｒ Ｉ＿… ＿１ （ｋＮ） （ｋＮ＿ｆ¨）（ｋＮ） （ｋＮ．，ｉｒ１） ｌ６６２ ３５２ ・３．４７ ２６ ５ ２３ ２ ２６ ｌ ，３９４ ５９６ Ｊ２３７ ，—２３０６ 。 ４８２ ３０６ … ｝：部 ｒ ｌ、 ５ Ｊ 横梁 ２８６ ６３ Ｉ Ｉ８．６ １０９６ １４３９ ２．２．２主要构件地震响应曲线 根据反映ｉ业分析结果．得出结构在不Ｈ地震波激励下的地震响应 曲线，见下网所示 ． 皇－薰 ， ：：意： ， ｌ：墨 ” ： ｉ ：．：笋 纵ｒｍ激励盖粱纵向弯矩响应曲线 口；Ｉ：１ ＋７ ９９ １９ｏ＋￣，． ． ■：■ ： ， ■ ： 刈 ． ＇ ＋２Ⅻｌ“，∞） 窀 芦 横向激励盖梁纵向弯矩响应曲线 纵向激励立柱轴力响应曲线 横向激励立柱轴力响应曲线 ２．３地震响应时程反应分析 ２．３．１地震波选取 小桥汁算中采用了ＥｌＣｅｌｌｌｒ０波加速度波形，ＥｌＣｅｌｌｆｒｏ波巾南北分 城最大峰值加速度为０．３３ｇ，其记录的主要周期范围为０．２５～０．６０ｓ，谱 最大加速度为Ｏ－８８ｇ，动力放大系数为２．６８９。加速度反应谱主峰点对 应的用期为Ｏ．５５ｓ 汁算中根据设计文件中的动峰值加速度进行了修 、 时『固【抄） 荸墓鋈 一口． ■■—■■墨 纵向激励下纵向位移晌应曲线 一 １ ｆ —＾，、， －－ｑ ｌ 。．＾ Ｖ Ｊｆ Ｊ Ｖ Ｊ Ｉ Ｖ Ｅ 吲目Ｃ杪） 横向激励下横向位移响应曲线 。 一 一 ‘ ‘ ‘一 一 ，竖向激励下竖向位移响应曲线 一 ｓ ㈣．一 衄 ｆ ： ＿Ⅲ ＿Ⅲ一知 一 — Ｊ ｝ ：：ｌ ； ８ ｄ ｊ— 触 １：ｉ＼ｆ ： ： ＋ 州州 川 州 ｛ ； ＴＺ ｆ” － 时幔（ 地震波激励下纵向弯矩响应曲线（下转第７２６页） ７２９ ２０１１年第ｌ３ ｊ９Ｊ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＩｔＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ｏ规划与设计Ｏ 科技信息 路和城ｊ １ 漪较大的道路采蚪】顶管穿越：其余采用破路埋管直接穿 １５号分水【Ｊｉ’】 越Ｉ５号ｕ门输水线沿途穿越道路２１条．穿越Ｋ度２２９ｎ ．其巾等级公 ｌ５号ｕ门输水线路共需完成工程｝ ７４．６３万ｔｎ’． 中土方开挖 路３条，分别为省道２３１、郑尧高速、省道１０３．需要采用顶管穿越，顶管 ３７．８７万ｍ ． 开挖０．２２万【ｌ】 、土力‘同填３５．３６万ＩＩ１ ，舱及俐筋混凝 土０．２万ｍ，，砂垫层Ｏ．９８万ｍ ，砌 ３２．８７ ，钢筋Ｉ７９．４ｔ；铺没玻璃钢 Ｋ度为１５６ｌＩｌ＿ 他１８条全部采片】明挖 岳盱 ３．６工程Ｉ 洲 加砂管２７．５６ｋｉｎ 小工程总投资为１ ６０２０．０３万兀． ．抒态总投｛｝ｆ为１ ５６３７．２４万，ｃ，工 测内容包括刘管遘流｝Ｉ｝ 内水』 力、水质进行 测 在管道进出Ｌｌ、分义处没置 测点，采用电磁流特汁对流精进行雌 程投资筹集采用省（ｒ ）财政、南水北调基金和银行贷款一 个渠道：省级 测．发装Ｊ 力表或 力变送器对管内水压力 则 ｌ＿ｈ电缆将信号传输 和省辖市财政投资ｒ ４０％、南水北调工程基金４０％、银行贷款２０％ 、 垒躲测自动化系统 Ｓ工程管理 １５号输水管线供水锊线共没鼹流艟雌测点４个． 力雌测点２个， 流艟ｆ｛ 测点２个 工程建成后．在襄城县没置配套工程管理所．为ｉ级管 机构 管 水质 则：在输水锵线未端入水厂处没雌测点．水质 测数据以人 理所作为配套工程最基层的管理机构．负责辅 内需水熵估息收集，接 ｆ 取样试验采集为主、 测没箭选川ｌ臼流动雌测１ …ＩＩＡ －：￣１．下列Ｉ页目： 受并执行来自上级调腹＝Ｉｆ１心的凋水汁划：饥责上级管理机构授权的运 水浩矗－ｌＪＩｉ ｆ『｛、溶解氧、氨鲺、Ｉ 锰酸盐指数、生化需筒嫩、磷、汞、氰化物、 行调度．在授权范 『＾Ｊ对本辖ｆｘ．内配套工程进行优化于Ｆ肩及运行ｆ盘控： 挥发酚、砷、铬（六价）、镉、 ｝、锏、ｆ 油类共ｌ６项 负责小辖 内所有水情、工程运行状念、水域信息的收集、编辑，ｊｉ：人数 ３．７水ＪＪ￥ＪＬ械 据库管理；负责辖 内水 、水赞的统计及收取；负责水辅 配套工程 为满足供水系统优化调 科学管理的要求。¨时文现全线输水系 安全管理及安全信息采集、整理：对小销 水质及工程安全等应急事件 统南效经济、安全、ｎｆ靠、稳定的运行，根 工程 置和地形条件，在沿 进行调查处理，协助上级管理部门对醺夫 敝调查与处理：负责辖区内 线不¨区段没置了满足不 功能要求的水 机械设备ｌ５２台．其中电 配套工程巡视、没备日常维修、养护与管理：小辖区视频信息的采集、管 动蝶Ｊ ５台．未端调 ２台．榆修蚓５１俞，进排气 ３９台．泄压阀４ 理、存储、传输，对符类数据库管删与信息服务，将符类数 分类整删 俞，排水Ｉｉｌ｛ｌ２台，超声波流｝ｌ｝汁ｌ台，电磁流｛ｌ ２套，ｆＩｌＩ缩接头３０ 后，及时转发上一级管理机构；协调辅 内水事爻系 个．ｆＥ力蹙送器３台．排水泵３台 ４工程投资 Ｉ责任编辑：许宪娜Ｊ ● （上接筇７１２页】值分别为０．００５２和Ｏ．００５４吨标准煤，这是ｆｎ于部分 我们认为：许吕ｌＩｆ』小次调查严格按照 案实施调焱；州查组织系 出租ｔ１ 改装成液化汽１ 。１ 约能源， 他每～炎样本车辆在实际调查 统完整，依从性强；符阶段洞企工作到值，操作严谨；全程质敞 制工 期内的ｆ『乍公理燃料消耗的最大值、最小值和平均值，都能够反映其 作得力，最大他、最小值和平均他符合实际情况：主要训查数抛反映了 所代表的每一类１ 辆总｛奉的丛小特征．与我『Ｈ公路旅客运输的实际情 许昌公路运输的文际情况，数 实ｎ 《 况卡Ｈ符 ４綦本结论 ［责任编辑：张慧］ ｆ上接第７１９页）台雄铺机川ｌＪｌｆ摊铺和多台 路机州时碾 ，避免在两 幅之问造成温筹离析或 文不匀 ２．７保证沥青面层厚度和集料粒径符俞要求 澌肯混合料的厚度和粒径不仅要符合力学强度或承载能 的需 要．而日．要适应碾 功能的需要，、根据集料 证径选Ｊｆ｝｛合理的沥青面层 沥青混俞料的离析贯穿于沥青混凝土路面的整个生产 ’崔离析 现象的成 是复尔的．如果剥‘施工过程进行科学合耻的控制．则ｉ＿１ｒ以 有效减少离析现象的发生，从丽大大提高沥青路面的质精 《 【参考文献】 ｆ Ｉ］初新 ．浅谈沥青混凝土离析【Ｉ『ｊ 川建材，＿２０１０，Ｉ 的没计』ｆｉ吏厚度，不能单纯追求减薄，人溥了不易７ｆ 实 、 胜军．沥青混合料的施ｌ 离析 防治ｆｌｌ交通ＩＩｃ界：建养－机械．２００９，７ ２．８加强施工榆验Ｈ ３种尢破损测试 ‘法鉴别沥青混合料的离 ｆ２１析：自：观法、钎Ｉｉ砂法、密度法在施工的不ｆｉｌ＝ｌ阶段，采用丰Ｈ应 法及时愉 验．发现 ｄ题及时处娌 ［责任编辑：张慧】 ３结论 （一Ｉ－接第７２９页）通过反应ｊ昔分析、Ｅｌｃｅｎｔｒ０波的地震时程响应计 ［２１交通部．ＪＴＧ Ｄ６０—２００４公路桥涌没汁通川规ｉｌｃ［ 算分析，结果表明木结构地 反应不敏感．似然组合小于基 组合值， ｆ３¨ 海平，李业娥．韩淼．］ 程结构抗托地震ｌｌ；版礼 地震响应时程反应分析法采用 点多自ｌＩＩ度的结构有限 动力计算 ｆ４］朱镜清 构抛芷分析原理地 ｌ；舨 模Ｊ 建立地震振动 ‘程，然后采ｊ＿｝ｊ逐步积分法对方程进行求解，汁算 ｆ５１ 惑发惭粱Ｉ．程抗震设计机械ｒ业 版礼 Ｉ ｌｌ￣２：［……ｉ…－－Ｉ－……ＩＩ．………Ｉｆ＇ ｌ、？激脚下结构响应情况．建议没计中结韬配筋 ｆ６］曹资・空问！ 构抗震理论 ｊ没汁 ＨＦｒｔｔｌ￣ｆ；： 与 ＿一一－ｒ 兰兰 ～一一～－－－……一～…一…一…一一羔塞…～．～－ 【参考文献】 ＿ｌ１交洄 ．ＩＴＪ００４．一８９公路Ｉ 程抗震波计规范 ［Ｌ贵任编辑：……。… －常鹏飞Ｊｌｌ… Ｊ ７２６
