考虑场地效应的非一致激励下桥梁地震响应特点分析
地震响应方法比较电力水利工程技专业资料

地震响应方法比较电力水利工程技专业资料反应谱分析和时程分析从理论上讲,如果反映谱分析所用的反映谱是时程分析分析时用的地震波所产生的反映谱,而分析又限於弹性阶段,两者几乎没有差别,因为反映谱分析(取足够的模态)只是忽略了影响很小的高阶效应。
但是如果结构进入非弹性阶段,只有用时程分析。
反应普法有几个假设:1,结构是弹性反应,反应可以叠加;2,无土结的相互作用;3,质点的最大反应即为其最不利反应;4,地震是平稳随机过程.而时程分析是把地震过程安时间步长分为若干段,在每时间段内安弹性分析,算出反应,然后再调整刚度和阻尼.总得一句话,就是步步积分法!① 反应谱方法是一种拟静力方法,虽然能够同时考虑结构各频段振动的振幅最大值和频谱两个主要要素,但对于持时这一要素未能得到体现,震害调查表明,有些按反应谱理论设计的结构,在未超过设防烈度的地震中,也遭受到了严重的破坏,这充分说明了持时要素在设计中应该被考虑。
② 反应谱方法忽略了地震作用的随机性,不能考虑结构在罕遇地震下逐步进入塑性时,因其周期、阻尼、振型等动力特性的改变,而导致结构中的内力重新分布这一现象。
③ 反应谱方法假设结构所有支座处的地震动完全相同,忽略基础与土层之间的相互作用。
时程分析方法是一种相对比较精细的方法,不但可以考虑结构进入塑性后的内力重分布,而且可以记录结构响应的整个过程。
但这种方法只反应结构在一条特定地震波作用下的性能,往往不具有普遍性。
我国反映谱方法的曲线是由255条地震波的地震反映的平均值,而非包络值,体现的是共性,但无法反映结构进入塑性的整体结构性能。
时程方法体现的是具体某条地震波的反映,不同地震波作用下结果的差异也很大,需要合理选波。
底部剪力法/反应谱法/时程分析法一些有用的概念从传统的观点来看,底部剪力法,反应谱法和时程分析法是三大最常用的结构地震响应分析方法。
那么正确的认识它们的一些关键概念,对于建筑结构的抗震设计具有非常重要的意义。
考虑地震激励方向的减震体系曲线梁桥地震响应分析

考虑地震激励方向的减震体系曲线梁桥地震响应分析地震是一种常见的自然灾害,它会以强烈的震动影响地球表面,造成建筑物、桥梁和其他结构的倒塌甚至崩溃。
为了保护人们的生命财产安全,减震体系被广泛应用于建筑物和桥梁的设计中。
本文着重分析了曲线梁桥在地震激励方向下的地震响应,包括减震体系的结构形式和作用机理以及减震体系对曲线梁桥地震响应的影响。
一、减震体系减震体系可以定义为一组结构部件或补偿器,用于将结构的刚度和阻尼特性与地震振动分离。
这种体系建立的基本上是通过引导地震能转移到弹性元素或不同许可组件的能力来完成的。
减震体系主要包括动力减震体系、摆动摊减震体系、液压减震体系和拉索减震体系。
在曲线梁桥上,地震激励方向的减震体系的主要作用是在地震期间减轻桥梁受到的地震能量的影响。
在受到地震激励之后,减震体系可以通过缩短桥梁上节点的振动周期,并减少动力反应的体积来保护整座桥梁的安全性。
此外,减震体系还可以通过更好地消耗地震能量来降低桥梁结构的阻尼特性,从而减少地震冲击力对桥梁的影响。
二、曲线梁桥的地震响应曲线梁桥是由弯曲的钢筋混凝土梁和矮墙组成的特殊类型桥梁。
它的特殊设计可以使桥梁具有优越的刚度和承载能力,但在地震激励方向的影响下,它的地震响应也是不可忽视的。
在地震激励方向下,曲线梁桥的地震响应主要受到地震的位移和加速度的影响。
在地震激励的作用下,曲线梁桥会出现横向和纵向的振动,并且振动频率会随地震激励的强度而增加。
此外,随着地震周期的逐渐延长,曲线梁桥的位移和加速度也会有所增加。
减震体系可以有效减轻地震对曲线梁桥的影响,提高桥梁的抗震能力和安全性。
下面分别从结构形式、作用机理和实际应用角度进行说明。
1. 结构形式一般来说,减震体系采用的结构形式主要有以下几种:弹簧隔震体系、摆动阻尼器减震体系、液压减震体系和拉索减震体系。
曲线梁桥适合采用摆动阻尼器减震体系。
2. 作用机理摆动阻尼器减震体系通过将弹性减震器安装在桥梁上,以吸收地震产生的能量,从而减少桥梁的振幅和振动周期。
地震作用下桥梁动态响应分析

地震作用下桥梁动态响应分析地震是一种破坏力极大的自然灾害,对桥梁等基础设施的安全构成严重威胁。
桥梁作为交通运输的关键节点,其在地震作用下的动态响应特性直接关系到人员生命和财产安全。
因此,深入研究地震作用下桥梁的动态响应具有重要的理论和实际意义。
一、桥梁在地震中的受力特点桥梁在地震作用下主要受到水平地震力和竖向地震力的影响。
水平地震力通常是导致桥梁结构破坏的主要因素,它会使桥梁产生水平位移、弯曲变形和剪切破坏。
竖向地震力虽然相对较小,但在某些情况下也可能引起桥梁的墩柱破坏、支座失效等问题。
此外,地震波的传播特性也会对桥梁的受力产生影响。
地震波包括纵波、横波和面波,它们的传播速度和振动方式不同,使得桥梁在不同部位受到的地震作用存在差异。
例如,面波在地表附近传播,其能量较大,对桥梁基础的影响较为显著。
二、桥梁结构对地震响应的影响1、桥梁的类型和跨度不同类型的桥梁(如梁桥、拱桥、斜拉桥等)在地震作用下的响应有所不同。
一般来说,梁桥的结构相对简单,但其跨度较小,在地震中的变形能力有限;拱桥具有较好的抗压性能,但对水平地震力的抵抗能力相对较弱;斜拉桥由于其复杂的结构体系,地震响应较为复杂,需要进行详细的分析。
桥梁的跨度也是影响地震响应的重要因素。
跨度越大,桥梁的自振周期越长,与地震波的共振可能性就越大,从而导致更大的地震响应。
2、桥墩和桥台的形式桥墩和桥台是桥梁的重要支撑结构,它们的形式和尺寸对地震响应有显著影响。
实心桥墩的抗弯和抗剪能力较强,但在地震作用下容易产生较大的内力;空心桥墩则具有较好的延性,但在强震作用下可能发生局部屈曲。
桥台的类型(如重力式桥台、轻型桥台等)也会影响桥梁与地基的相互作用,进而改变地震响应。
3、支座和伸缩缝支座是连接桥梁上部结构和下部结构的关键部件,其力学性能直接影响桥梁在地震中的变形和受力。
常见的支座类型如板式橡胶支座、盆式支座等,它们在地震中的滑移和变形特性不同,会导致桥梁的地震响应有所差异。
桥梁结构的地震响应分析与减震控制

桥梁结构的地震响应分析与减震控制地震是世界各地广泛存在的自然灾害,造成了巨大的人员伤亡和财产损失。
对于桥梁结构而言,地震响应是一个重要的研究领域。
本文将就桥梁结构的地震响应分析和减震控制进行探讨。
一、桥梁结构的地震响应分析地震对桥梁结构的影响是通过结构的动力响应来反映的。
地震激励作用下,桥梁结构会发生振动,并且会带来很大的变形和应力。
为了对桥梁结构的地震响应进行分析,需要考虑以下几个因素:1. 地震输入:地震输入是指地震波的特征参数,包括地震波的频谱特性、持时和地震波的峰值加速度等。
2. 桥梁的动力特性:桥梁的动力特性包括自振频率、阻尼比和模态形态等。
自振频率越低,桥梁结构对地震波的响应越明显;而阻尼比越高,桥梁结构的减震效果越好。
3. 结构的非线性效应:由于桥梁结构大变形和应力,会引起结构的非线性行为,如塑性变形、裂缝扩展等。
这些非线性效应对结构的地震响应具有重要的影响。
通过对桥梁结构的地震响应分析,可以评估结构的安全性和破坏性,并为减震控制提供依据。
二、桥梁结构的减震控制为了降低桥梁结构在地震中的响应,减震控制技术被广泛应用于桥梁工程中。
1. 传统的减震控制技术:传统的减震控制技术包括增加结构的刚度和强度、采用隔震支座等。
增加结构的刚度和强度可以提高结构的抗震能力,但也增加了工程成本。
隔震支座可以有效隔离地震输入,减小结构的地震反应。
然而,传统减震控制技术对于大跨度桥梁结构效果有限,难以满足高抗震性能的要求。
2. 新型的减震控制技术:新型的减震控制技术主要包括液压减震装置、摩擦阻尼器和智能材料等。
液压减震装置通过可控的液压阻尼来消耗结构的动能,起到减震的作用。
摩擦阻尼器采用摩擦阻尼力来减小结构的振动,降低地震反应。
智能材料可以根据外界的激励实时调整自身的特性,从而降低结构的振动。
新型的减震控制技术具有很好的效果,能够提高桥梁结构的抗震能力和安全性。
然而,这些技术的应用需要充分考虑桥梁结构的特点和使用环境,以保证其可靠性和经济性。
桥梁设计中的地震响应分析与减震控制

桥梁设计中的地震响应分析与减震控制桥梁是人类社会固有的重要交通设施之一,自古以来就有着跨越河流、峡谷等特殊地理环境的需要。
然而,地震是一个不可预知、不可避免的自然灾害,其对桥梁的破坏是不可估量的。
因此,在桥梁的设计、建设和维护中,地震响应分析和减震控制显得尤为重要。
一、桥梁地震响应分析桥梁在地震中的响应主要表现为结构的变形、应力的分布、动态特性的变化等。
因此,为了准确评估桥梁在地震中的破坏情况,需要进行地震响应分析。
地震响应分析主要包括静力分析和动力分析两种方法。
静力分析是建立在弹性理论基础上的方法,它假设桥梁在地震作用下的响应具有线性的特性,且桥梁结构的变形是可逆的。
这种方法可以快速计算出桥梁在地震中的内力、位移等参数,然而它无法刻画桥梁在非线性时的响应情况。
动力分析则是基于桥梁结构的实际响应情况进行的,它可以准确评估桥梁在地震中的响应,包括结构的变形、应力的分布、动态特性的变化等。
目前常用的动力分析方法主要包括时程分析、反应谱分析等。
时程分析可以模拟不同地震强度下桥梁的响应情况,而反应谱分析则可以在给定地震作用下,计算出桥梁的动态特性并评估其响应情况。
二、桥梁减震控制技术为了减小桥梁在地震中受到的破坏,需要采用有效的减震控制技术。
目前常用的桥梁减震控制技术主要有被动控制和主动控制两种。
被动控制是指在桥梁结构中预制加装减震装置,利用减震器等器件来吸收地震能量并减小桥梁结构的振动响应。
被动控制技术具有结构简单、成本低等优点,但是其减震效果受到地震作用的影响较大,而且其减震器等器件在使用过程中容易发生疲劳或损坏。
主动控制是指利用主动控制装置来控制桥梁结构的振动响应,在地震发生后能够快速响应并调整结构的动态特性。
主动控制技术具有减震效果好、控制精度高等优点,但是其设计成本较高,控制系统也较为复杂,运行维护和管理难度较大。
此外,还有一种较为常用的混合控制技术,即被动控制与主动控制相结合的混合减震控制。
桥梁结构地震响应分析与评估方法研究

桥梁结构地震响应分析与评估方法研究地震是自然界中一种具有破坏性的自然灾害,对于桥梁结构来说,地震所带来的影响尤为重要。
因此,研究桥梁结构地震响应的分析与评估方法显得十分必要。
本文将探讨桥梁结构地震响应的分析与评估方法,以期提供有效的指导和保障桥梁结构在地震中的安全性能。
一、地震响应分析方法地震响应分析是指利用工程力学原理和地震学原理,对桥梁结构在地震作用下的动力响应进行计算和分析。
常用的地震响应分析方法包括静力弹性分析法、谐波响应分析法、时程分析法和模态分析法。
静力弹性分析法是一种简化的分析方法,假设结构具有线性弹性行为,并忽略结构的非线性效应。
该方法适用于较小震级的地震,对于大震级地震的响应评估则较为不准确。
谐波响应分析法是一种利用谐波激励模拟地震响应的分析方法。
该方法将地震作用看作是一系列正弦波组成的谐波激励,通过对结构在各个谐波激励下的响应进行分析,得到结构的地震反应。
时程分析法是一种基于实际地震波记录对结构进行响应分析的方法。
该方法将实际地震波的时程作为输入,通过数值模拟求解结构在地震作用下的动力响应。
时程分析法考虑了地震波的非线性和非平稳性特征,因此可以更准确地评估结构的地震响应。
模态分析法是一种将结构的地震响应分解为不同模态的分析方法。
该方法通过求解结构的振动模态和模态振型,得到结构在不同模态下的地震响应,并将其叠加得到总体响应。
模态分析法适用于复杂结构和多自由度系统的地震响应分析。
二、地震响应评估方法地震响应评估是指通过对桥梁结构的地震响应进行分析和评估,判断结构的安全性能和耐震能力。
常用的地震响应评估方法包括位移评估、应力评估和能量评估。
位移评估方法主要关注结构的位移响应情况,通过计算和分析结构的最大位移、塑性位移等指标,评估结构的变形程度和塑性变形能力。
位移评估方法更注重结构的整体性能和抗震能力。
应力评估方法主要关注结构的应力状态,通过计算和分析结构的最大应力、剪应力、弯矩等指标,评估结构的承载能力和抗震性能。
非一致激励下大跨斜拉桥的随机地震响应分析

ma i n n a v i g a b l e s p a n o f j i n t a n g b r i d g e w a s e s t a b l i s h e d .T h e s e i s mi c r e s p o n s e O f t h e c a b l e — s t a y e d b r i d g e
Ha n g z h o u U r b a n C o n s t r u c t i o n D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e L t d . , H a n g z h o u , Z h e j i a n g 3 1 0 0 0 1 , C h i n a )
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Br i d g e s u n d e r No n - u n i f o r m Ex c i t a t i o n
变 化 对 大跨 度 斜 拉 桥 地 震 响 应 的影 响 。数 值 分 析 结 果 表 明 : 非 一 致 激 励 下 斜 拉 桥 的 内力 和 位 移 有 较 大 改 变 , 地 震
动 的行 波效 应 影 响 比部 分 相 干 效 应 的 影 响 更 大 , 地震动的空间变化对纵桥向激励有利 , 对 横 桥 向激 励 影 响 较 小 , 对 竖 向激 励 影 响 很 大 且 不 利 。对 大 跨 度 斜 拉 桥 , 必须进行多点地震激励的响应分析。 [ 关 键 词 ]斜 拉 桥 ; 地 震 响应 ;随 机 振 动 ; 非 一 致 激 励 [ 中 图分 类 号 ]u 4 4 2 . 5 5 [ 文 献 标识 码 ]A [ 文 章 编 号 ]1 6 7 4 — 0 6 1 0 ( 2 0 1 3 ) 0 3 — 0 0 4 8 — 0 5
考虑地震激励方向的减震体系曲线梁桥地震响应分析

考虑地震激励方向的减震体系曲线梁桥地震响应分析随着经济的快速发展,桥梁在城市交通中扮演着越来越重要的角色。
地震灾害给桥梁带来了极大的破坏,因此减震体系的设计成为了桥梁结构设计中的重要内容。
在考虑地震激励方向的减震体系曲线梁桥地震响应分析中,通过对地震激励方向的研究,可以更好地了解减震体系在地震作用下的响应特性,为减震体系的设计和优化提供重要参考。
二、地震激励方向对减震体系响应的影响地震激励方向是指地震波传播方向与结构主轴之间的夹角。
在地震激励方向不减震体系的受力情况和响应特性都会发生变化。
为了研究地震激励方向对减震体系响应的影响,一般可以从以下几个方面进行分析:1.承载力:地震激励方向的不同将直接影响减震体系结构在地震作用下的承载力。
在某些方向下,减震体系可能会承受更大的荷载,从而导致结构破坏的可能性增加。
2.位移:地震激励方向的不同还将影响减震体系在地震作用下的位移。
一般情况下,对于某些方向来说,减震体系的位移会更大,而对于其他方向来说,位移可能会更小。
三、减震体系曲线梁桥地震响应分析以曲线梁桥为研究对象,通过有限元分析的方法,研究地震激励方向对减震体系响应的影响。
在地震激励方向不研究减震体系受力情况和响应特性的变化,为减震体系设计和优化提供理论依据。
1.建立有限元模型对曲线梁桥进行有限元建模。
考虑到地震激励方向的影响,在模型建立时需要考虑不同方向下的地震作用。
然后,引入减震体系,并对减震体系进行建模和分析。
3.优化减震体系设计根据地震激励方向对减震体系响应的影响,优化减震体系的设计方案,使其在不同方向下均能够保持良好的抗震性能。
通过不断调整减震体系的参数和布置方式,使其在地震作用下能够尽可能减小结构的位移和变形,提高结构的抗震能力。
未来的研究可以进一步研究不同地震激励方向下减震体系设计的优化方法,提出更加有效的减震体系设计理论和方法,为桥梁结构的抗震设计提供更加可靠的理论依据。
也可以进一步研究地震激励方向对其他类型桥梁结构的影响,为不同类型桥梁结构的抗震设计提供更加全面的技术支持。
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考虑场地效应的非一致激励下桥梁地震响应特点分析梅泽洪;李小军;王玉石;兰日清【摘要】本研究拟从常规桥梁(跨径不超过150m且桥长不超过600m)出发,考虑局部场地效应,对某工程场地的地震反应进行三维动力有限元分析.将计算得到的地表地震动作为桥梁桥墩处的非一致输入,然后再通过有限元时程分析计算得到桥梁的地震反应.通过与一致激励及考虑行波效应激励的地震反应计算结果进行比较,得出以下结果:由于局部场地条件对地震动的频谱、峰值加速度都有影响,与一致激励相比,考虑局部场地的非一致激励对于桥梁的下部结构反应影响较小,而对于上部结构响应影响明显;考虑行波效应的非一致激励对于桥梁地震响应有减弱效果.研究结果表明,仅考虑行波效应引起的地震动非一致性开展桥梁地震响应分析并不具备保守性.%In this study,we intend to start from the conventional bridge (span is less than 150m and length is less than 600m),calculating the earthquake response of an engineering field through three-dimensional dynamic finite element simulation for multi-support excitation with consideration of local site effect.Then the seismic response of the bridge is calculated through the finite element time history analysis.By comparing the traveling wave effect and uniform excitation we obtained the following results:Because of the Fourier spectrum and peak acceleration of the input wave have been changed due to the site effect,compared with the uniform excitation,multi-support excitation consider local site effect has little effect on lower part of the bridge structure,but for the upper structure of the bridge is relatively large;multi-support excitation consider traveling wave effect on the seismicresponse of the bridge is decreased obviously.We conclude out that multi-support excitation consider traveling wave effect only is not conservative.【期刊名称】《震灾防御技术》【年(卷),期】2017(012)003【总页数】9页(P646-654)【关键词】局部场地效应;非一致激励;行波效应;桥梁抗震【作者】梅泽洪;李小军;王玉石;兰日清【作者单位】中国地震局地球物理研究所,北京100081;中国地震局地球物理研究所,北京100081;中国地震局地球物理研究所,北京100081;中国地震局地球物理研究所,北京100081【正文语种】中文桥梁抗震设计的一个重要依据就是桥梁动力响应的分析结果。
随着计算机技术的进步和大型有限元分析软件的开发,结构动力响应时程分析对结构弹塑性反应的计算已经能达到非常精确的程度。
但是结构在不同地震动输入下反应差别很大(闫维明,2009;黄信,2012),如何确定合理的地震动输入模式成为当下研究的热潮。
地震动在传播过程中会产生变化,其原因包括4个方面(刘海明等,2011):地震动的行波效应、地震动的部分相干效应、地震动的衰减和局部场地对地震动的影响。
刚开始人们考虑地震动的空间变化主要是行波效应对于大型大跨桥梁地震反应的影响,即地震动传播的波形不变而仅仅相差一个相位(Der Kiureghian等,1992)。
一些研究表明考虑行波效应下的地震动非一致输入对于大跨度结构影响非常大,在桥梁抗震设计的时候需要考虑,有的三维分析结果显示非一致输入下斜拉桥地震反应增大,主梁轴力甚至可增大到6—10倍(刘海明等,2011)。
但是随着研究的深入,仅仅考察存在非一致相位差这种单一的情况是不够的。
美国加州交通运输部在对旧金山西海湾大桥、加利福尼亚圣地亚哥科罗纳多桥等开展的抗震分析中,采用了考虑空间变化的非一致地震动输入(Zerva等,2002)。
Novak 等(1979)首先将相干性的数学模型引入地震工程领域,描述地震动的空间相关性。
随后,大量基于数学原理而建立相关函数的文章发表,其中大部分都是基于实际台阵测量拟合和半经验半理论的方法(冯启明等,1981;Luco等,1986;王玉石等,2016)。
然而,以密集台阵的观测数据为基础,借助随机场理论(金星等,1994;杜修力等,1994)建立地震动空间相关性或相干性模型是基于数学原理统计而得出的,对于不同的场地,特别是山区的一些场地,就会存在一定的出入(周国良,2010;杨宇等,2011),而且考虑相干模型的距离往往比较长,对于小跨度的常规桥梁不一定适用。
本文拟采用李小军(1993)和廖振鹏(2002)提出的时域集中质量有限单元法和透射边界相结合的一种波动显式时域有限元法,进行工程场地三维地震反应分析。
将计算得到的不同地表地震动作用于一座常规的双曲拱桥桥墩处,对比一致输入和考虑行波效应输入的地震反应结果,研究局部场地效应对常规桥梁的影响规律,为常规桥梁抗震设计或行业规范的制定提供科学依据。
在绝对坐标系下,地面与结构一起运动,结构自由度可分成上部结构自由度及与基础相连的支座自由度,此时根据动力方程一般形式推导的地震力多点激励下结构的动力平衡方程可写成:式中,下角标为a的为结构非支承处的节点,下角标为b的为结构支承点处节点,、和为节点运动的加速度、速度和绝对位移,M、C、K分别为结构的质量,阻尼和刚度矩阵,为桥梁结构支撑处节点力。
将位移分解为拟静力和动力位移:(2)式中,为支撑点导致的拟静力位移,为惯性力导致的动力位移。
展开式(1)的第一行:令动力项反应为0,则反应式只剩下拟静力项,拟静力位移为:(4)其中[]被称为影响矩阵。
将式(2)、(4)代入式(3),并忽略阻尼力的对支撑点的影响,式(3)可被简化为:式(5)即为结构多点激励下的运动平衡方程,对于任意一个支撑点处都有一个独立的加速度,进而得到结构反应。
本文选取了某地一个实际工程场地,采用李小军(1993)和廖振鹏(2002)提出的时域集中质量有限单元法和透射边界相结合的一种波动显式时域有限元法,对此工程场地进行三维地震反应分析。
以中心差分法为基础的显式有限元法,可以利用每个节点及其周围节点前两个时刻的位移值,通过简单的加、减、乘、除求得该节点任一时刻的位移值,不再需要解联立方程组。
这既保持了有限单元法的灵活性,又节省了计算时间。
除人工边界上的节点外,其他所有计算点采用如式(6)所示的时域递推公式,以给出地震波在计算区域内传播的全过程:式中,为节点i在p时刻的位移向量,为计算时间步长,、和分别为集中于节点i 的质量、本构力向量和外力向量。
多次透射边界MTF是由廖振鹏及其合作者提出并逐步完善的,属时域高精度局部人工边界,其基本原理是将人工边界点现时刻的运动用边界点及其相邻内点的前一时刻和前几个时刻的运动来表示。
根据波传播视速度(即人工波速)和传播方向的假设,以及对误差波反复应用透射公式消除波的反射。
人工边界上外行波时刻的节点位移向量由式(7)递推得到:(7)式中,N为透射阶数,是人工边界上O点在时刻外行波的位移向量,j为外传波垂直于人工边界的单位距离,是由O点沿与边界垂直方向向内距离处的外传波时刻的位移向量。
为时间步距,为人工波速,为二项式系数,由式确定。
桥梁动力时程分析采用Abaqus大型有限元软件计算实现。
本研究中,桥梁为混凝土15孔双曲拱桥,全部为C30混凝土。
桥梁全长467.7m,边跨27.8m,中跨31.7m,桥宽17m,桥墩高20m。
桥梁模型全部采用实体单元,混凝土采用C3D8单元,钢筋采用T3D2单元模拟,利用埋入单元将钢筋内嵌到混凝土当中。
图1为桥梁的有限元模型,表1为桥梁的振型。
假设地震波由下部半空间向上垂直入射,在t=0时入射波到达计算模型的底边界面开始进行时域递推,计算得到地面桥墩处加速度时程14条。
根据设计反应谱拟合峰值加速度为0.20g的地震动时程并将其峰值减半,作为场地反应分析的入射地震波。
计算模型:图2为截取的某实际的局部非均匀场地,此场地特点是靠近山体,基岩面由左至右逐渐变浅,依据钻探所揭露的地层可知,场地地层分别为第四系人工堆积土(耕植土)-第四系冲湖积层(粘土、淤泥、圆砾、角砾等)-白云质灰岩。
按照各土层性质和平均剪切波速的不同分为了6层,包括不同性质的黏土2层、淤泥质土、淤泥质黏土、黏土夹角砾和白云质灰岩。
桥梁架设在此场地之上,各个桥墩处的位置及输出的地震动编号(A1—A14)如图2所示,土层相关参数见表2,计算有限土体模型尺寸为1000m×50m×100m(长×宽×深)。
图4为土层下卧基岩输入地震动和地表桥墩处的输出地震动加速度时程、傅氏谱和加速度反应谱的对比图。
可以看出,输出的14条地表地震动的加速度峰值都有一定程度的放大,与自由基岩地震动相比最大放大1.11倍,最小放大1.005倍;而周期小于0.2s的加速度反应谱有明显的放大效应,桥梁第一周期2.3s的加速度反应谱也有1.25倍左右的放大。
从A1—A14的各个输出加速度来看,在各个地震动峰值加速度中,A14点的227.5gal为最大值,A2点的204gal为最小值,各个地震动的傅氏谱和加速度反应谱都有一定的差异。
计算分为6个工况,分别是:①地震动A0直接作为桥梁每一个桥墩基础的一致输入地震动;②上一节计算得到的场地地震动A1—A14分别作为桥梁14个桥墩的非一致输入地震动;③选取计算场地地震动A1—A14中峰值加速度最大的时程作为桥梁14个桥墩基础的一致输入地震动;④选取计算场地地震动A1—A14中峰值加速度最小的时程作为桥梁14个桥墩基础的一致输入地震动;⑤考虑视波速为400m/s的行波效应的非一致激励,输入地震动为A0;⑥考虑视波速为800m/s的行波效应的非一致激励,输入地震动为A0。