大跨度大断面拱式倒虹吸桥架的地震响应分析

摘要

倒虹吸桥架由于倒虹吸管道内水体质量的影响,而有“头重脚轻”的受力特点,同时多管式倒虹吸桥架也会出现水体偏载的运营工况,在地震荷载作用下,从而导致桥架结构在地震波加速度的影响下会产生较大的位移,对结构受力非常不利,严重时会导致混凝土结构开裂、破坏,因此分析其在地震作用下的动力响应至关重要。本文以滇中引水工程中的小鱼坝倒虹吸桥架为例,使用Ansys软件建立通过Westergard附加质量法考虑流固耦合的有限元模型,研究其地震作用下的动力特性。结果表明,倒虹吸桥架结构由于跨径较大,其横向刚度和顺桥向的扭转刚度较小,地震作用时桥架结构跨中横向和竖向动力响应均较大,不利于抗震,并得出拱脚、1/4截面、排架底部等下部支承结构受力最不利。对于多管倒虹吸桥架结构的抗震计算,可直接采用最大设计流量工况,而不用考虑水体偏载时的工况,地震作用下的动力响应还由管内水体总质量占主导,水体偏载效应是影响桥架结构地震动响应的次要因素。