竖向地震作用对连续刚构桥地震响应影响分析

２有限元计算 ２．１计算模型
利用大型有限元程序ＡＮｓＹＳ建立了主桥空间三 维有限元模型，其中，上部主梁和下部桥墩均离散为 空间梁单元。桥梁所处场地地基白云质灰岩条件较 好，计算假设墩底固结。主桥在桥台处约束竖向位 移、横向位移及扭转。 ２．２地震波的选取与输入
采用地震危险性分析得到的人工合成地震波作为 桥梁激励，水平加速度最大幅值口。为０．９８ Ｈ∥ｓ２，其 地震记录如图１。
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路基工程
２００７年第４期（总第１３３期）
基坑开挖引起的建筑物沉降多点灰色预测模型
何习平１’２ 华锡生１ 田林亚１
（１，河海大学土木工程学院江苏南京２１００９８；２，南昌工程学院）
摘要基坑开挖引起周边建筑物的沉降变形是一个复杂的系统过程，单点模型ＧＭ（１，１）不 能考虑各变形监测点间的相关性，必须建立多点灰色模型Ｍ—ＧＭ（１，ｎ）进行预测。利用Ｍａｔｌａｂ语 言编写的预测程序，经实例计算表明Ｍ—ＧＭ（１，ｎ）模型预测精度高。
石雄伟等：竖向地震作用对连续刚构桥地震响应影响分析
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竖向地震作用对连续刚构桥地震响应影响分析
石雄伟１，２袁卓亚２
（１，长安大学公路学院陕西西安７１００６４；２，西安公路研究所）
摘要 以某高速公路高墩大跨连续刚构桥为研究对象，通过人工合成地震波为激励，采用动态 时程分析方法进行了考虑水平和不同竖向地震作用的地震反应分析。结果表明，应同时考虑水平和竖 向两向地震作用，计算结果才是安全合理的。
１工程背景 某高速公路一座跨径为６８ ｍ＋１２０ ｍ＋６８ ｍ连续
刚构大桥，桥面宽度：０．５ ｍ（防撞护栏）＋１１．０ ｍ （行车道）＋１．５ ｍ（中央分隔带）＋１１．０ ｍ（行车 道）＋０．５ ｍ（防撞护栏）。主梁为变截面单箱单室 结构，箱梁上顶板宽１２．０ ｍ，下底板宽６．５ ｍ，墩梁 结合处梁高６．８ ｍ，现浇段和合拢段梁高均为２．５ ｍ。 下部构造：桥墩为钢筋混凝土双薄壁实心墩，墩高 ７０～８０ ｍ，截面尺寸为２．０ ｍ×６．５ ｍ。主桥上下部混 凝土为Ｃ５０。设计荷载：汽车一超２０级，挂车一１２０。 Ｉ类场地土，地震烈度：基本烈度为Ⅵ度，按Ⅶ度 设防。
地震发生时，处于深水中的桥墩会发生可观察的振动和变形，并引起周围水体的晃动，同时水体又以动水压力的形式反作用于桥墩，从而改变桥梁 结构的振动和变形状态。这种作用与反作用伴随着地震的始终。本文在地震反应分析基本理论的基础上，以深水高墩大跨径的白涧河大桥为工程实例 ，依照新颁布的《公路桥梁抗震设计细则》，对连续刚构桥进行了地震反应谱分析和时程分析。主要内容包括：
采用水平地震（桥纵、横向）输入、水平＋竖 向地震（桥纵、横向＋竖桥向）输入分别进行了分
石雄伟，男，工程师，博士研究生。
万方数据
２．ｏｏ １．５０ １．００ ０．５０ ０．ｏｏ —Ｏ．５０ —１．ｏｏ 一１．５０ 一２．００
图１ 地震加速度时程曲线图
析。为了研究竖向地震分量对结构地震响应的影响， 这里的竖向地震分量口。分别取水平地震分量ｎ。的 １／２倍、２／３倍，并与不考虑竖向地震输入的结果进 行对比分析。
实际上，由多个监测点组成的沉降监测网中，任 一监测点的变形都不是孤立的，它在受到其它监测点 影响的同时，也影响着其它点的变形，监测点之间的 变形是相互关联的，沉降变形是一个整体的变形。所 以，仅以单一监测点的资料建模进行沉降预测是局部 的，必须建立描述整个监测系统的多点灰色预测模
何习平，男，教授，博士研究生。
路基工程 SUBGRADE ENGINEERING 2007，""(4) 0次
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1.学位论文 朱鹏 深水作用下连续刚构桥地震反应分析 2009
连续刚构桥在我国的应用较为普遍，但是建设形式因我国地理环境复杂，河流山脉丘陵众多等原因呈现出多种不同的形式。同时我国又是一个地震 多发的国家，建成后的连续刚构桥一旦在地震中发生破坏，将造成极大的经济损失甚至生命损失。因此对大跨径连续刚构桥进行地震反应分析，为提高 桥梁的抗震性与安全性设计提供一定的科学依据具有很重要的意义。
本文在简述地震反应分析的基本理论基础上，对金厂岭澜沧江大桥进行了空间地震反应谱分析和地震反应时程分析。主要研究内容包括：1.建立完 善的桥梁计算模型；2.分析了桩一土相互作用对桥梁地震反应的影响；3.合理地考虑了竖向地震与水平地震组合输入，进行大桥的地震反应分析；4.综 合了反应谱分析与时程响应分析的计算结果，得出一些有益结论。通过对金厂岭澜沧江大桥的地震反应分析，期望能为连续刚构桥梁的抗震设计提供参 考。
关键词深基坑沉降监测Ｍａｔｌａｂ Ｍ—ＧＭ（１，ｎ）预测模型
１ 引言 在城市改造和建设中，随着深基坑的开挖，土体
应力的释放引起支护结构和土体的变形，从而对周边 建筑物和地下管线带来很大的影响，有时甚至是灾难 性的。为此，施工过程中必须对这些变形进行定量观 测，并根据前期实测沉降值对未来沉降量的大小进行 预测，获取沉降变形的动态信息，以便及时对周边建 筑物和地下管线的安全做出判断，调整施工方案，采 取必要的工程措施。
４结论 （１）大跨度连续刚构桥的竖向地震作用对跨中的
地震响应有着较大的影响，考虑竖向地震作用后，结 构跨中的弯矩增大４倍左右。
（２）竖向地震在桥梁中的反应虽然较之激励并 未得到显著的增大，但是竖向地震反应将引起墩内轴 向力的变化，从而引起其延性的变化。因此，考虑结 构的竖向地震激励是科学合理的。
（３）考虑双向输入时跨中最大位移为仅考虑水 平单向输入时的３倍多，这对大震时结构安全性产生 较大的影响。因此，仅考虑水平向的地震作用而设计 桥梁，其设计结果是不安全的。
（ｄ）主梁径向位移随地震竖向分量变化曲线
图３横桥向地震波下结构的内力及位移响应曲线图
万方数据
型，才能符合沉降变形的客观实际。
２ Ｍ—ＧＭ（１，ｎ）的建模原理与编程∞Ｌ。６１ 设基坑周边建筑物沉降监测网布设有ｎ个监测
点，监测数据序列为 ｘ：…＝｛省：ｗ（．，）｝，（ｉ＝１，２，Ｌ，ｎ√＝１，２，Ｌ，ｍ） 其一阶累加生成新的序列为 ｘ：¨＝｛茹：¨（．，）｝，（ｉ＝１，２，Ｌ，ｎＪ＝１，２，Ｌ，，ｎ） 考虑ｎ个监测点间的相互关联和影响，根据一阶
纵向
纵向＋
纵向＋
１／２竖向２，３竖向
（ｃ）墩底轴力随地震 竖向分量变化曲线
ｆｄｌ主梁切向位移随地震 竖向分量变化曲线
图２顺桥向地震波下结构的内力及位移响应曲线图
由图２、图３可看出： （１）考虑竖向地震分量后，主梁的竖向弯矩增 大了，其中在“竖向”输入方式变为“纵向＋２／３竖 向”时，主梁跨中的竖向弯矩增大４倍之多，其它部 位增幅在４０％以内，而横向弯矩变化稳定； （２）考虑竖向地震作用后，墩底的弯矩响应几 乎没有变化，但轴力变化差别在２倍左右； （３）对跨中的主梁竖向位移来说，“纵向＋２／３ 竖向”组合是不考虑竖向输入时的３倍，主梁其它方 向的位移变化则比较稳定；
1、用MIDAS/Civil软件对白涧河大桥建立有限元计算模型； 2、在考虑竖向地震基础上，分析研究了桩-土相互作用对桥梁的地震反应； 3、在考虑竖向地震和桩-土相互作用的基础上，基于E1地震作用下的反应谱抗震分析与实录地震波时程分析，重点分析了深水对桥梁抗震反应的影 响。 对上述问题的研究可以给同类桥梁的抗震设计提供有益的参考。
收稿日期：２００７—０２一０７
竖向地震作用对连续刚构桥地震响应影响分析
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
石雄伟， 袁卓亚， Shi Xiongwei， Yuan Zhouya 石雄伟,Shi Xiongwei(长安大学公路学院,陕西西安,710064;西安公路研究所)， 袁卓亚 ,Yuan Zhouya(西安公路研究所)
３．５０Ｅ＋０７
３．００Ｅ埘
目２．５０Ｅ＋０７
蚕２·ｏｏＥ埘
＿｜雏．１．５０Ｅ＋０７
纛１＿００Ｅ＋０７
５００Ｅ＋０６
０．００Ｅ＋００
一
右腱墩底
一
左肢墩底
１／２竖向２／３竖向 （ａ１主粱横向弯矩随地震竖向分量变化曲线图
ｌ，２竖向２，３竖向 蚴墩底横向弯矩随地震竖向分量变化曲线图
２．００Ｅ＋０６
１．８０Ｅ＋（）６ Ｉ ６０Ｅ＋０６
蓦勰裟
暴１．００Ｅ＋０６ ８．００Ｅ＋０５ ６．００Ｅ＋０５
４．００Ｅ棚
２．００Ｅ＋０５ Ｏ．００Ｅ＋００
６．００Ｅ＿０２｜．
５．００Ｅ—０２『 ４．００Ｅ—０２ｆ ．
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３·００８－０２｜
边跨跨中
２．００Ｅ—０２ｆ．。————＋————’
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（ｃ）墩底轴力髓地震竖向分量变化曲线
累加生成序列建立Ｍ—ＧＭ（１，ｎ）模型的白化型方程
警鸹。算：－，＋０ｌ：戈：－，Ｍ。名：１，＋６１
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写成矩阵形式
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（２）
式中
口ｌｌ
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口１１２
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Ｌ
ห้องสมุดไป่ตู้
０２。
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曰问 … Ｌ６。Ｊ
（４）竖向地震作用方式不改变主梁和桥墩的最 大横向弯矩值，只影响到竖向响应或者纵向弯矩值。
3.学位论文 吴彦 V型墩大跨长联连续刚构桥地震反应分析 2009
近年来，全球地震频繁发生，而桥梁作为生命线工程，一旦在地震中发生破坏将会给人们的生命和财产造成巨大的损失。V型墩大跨长联连续刚构桥 是广泛应用的桥型之一，对其抗震性能进行深入的研究分析是确保其良好安全性的重要内容。论文在简述地震反应分析的基本理论的基础上，以浙江省 淳安县千岛湖大桥为工程实例，研究了长915m一联七跨V型墩连续刚构桥梁的地震响应问题。运用有限元方法进行了V型墩大跨长联连续刚构桥模态分析 、反应谱分析、时程分析。在进行地震反应分析中，考虑了桩土相互作用、动水作用等因素对结构内力和位移反应的影响。论文主要研究内容包括：详 细阐述了动水作用、桩土相互作用的理论基础，对其在Midas/Civil中的具体模拟做了详细探讨，建立完整的桥梁计算模型；分析了桩土相互作用对桥梁 动力特性的影响；根据高桩大部淹没在水中的特点，分析动水作用对桥梁动力特性及桥梁地震反应的影响；考虑竖向地震与水平地震组合输入，进行大 桥的地震反应分析；选取典型的过去强震记录对大桥进行时程响应分析；综合了反应谱分析与时程响应分析的计算结果，得出一些初步结论。通过对千 岛湖大桥的较为全面的地震反应分析，得到的成果可以为V型墩大跨长联连续刚构桥的抗震设计提供参考。