桥梁结构地震响应分析与抗震设计.docx

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1、桥梁结构地震响应分析与抗震设计 摘要：桥梁是重要的交通枢纽，一旦发生破坏将会造成重大的经济损失，严峻影响人民的生命财产平安。同时，地震是一种自然灾难，时刻威逼着人们的生命财产平安。为此，本文基于四川地区某一多跨连续梁混凝土桥，利用有限元软件开展数值模拟，探讨了一样性激励和非一样性激励作用下桥梁的地震响应,结果表明：（1）、不论一样性激励还是非一样性激励作用下，桥面均存在较大的地振动响应；（2）、非一样性激励作用下桥面的地振动加速度较一样性激励作用下的大。 关键词：桥梁；地震；一样性；非一样性 Abstract: the bridge is an important transportation

2、 hub, and once produce destruction will can cause significant economic losses, the serious influence peoples lives and property security. At the same time, the earthquake is a natural disaster, the time is affecting peoples life and property security. Therefore, this article is based on the sichuan

3、region across a more concrete continuous beam bridge, and by using the finite element software in numerical simulation, studies the consistency of inconsistent incentive effect on the incentive and under seismic response of the bridge, and the results show that: (1), whether or not the consistency i

4、ncentive consistency excitation, the bridge deck there are larger seismic response; (2), the consistency of the bridge together under incentive effect on the earthquake acceleration is under the action of consistency incentive. Keywords: bridge; The earthquake; Consistency; The consistency 中图分类号：K92

5、8.78文献标识码：A 文章编号： 引言 20世纪以来，全球处于地震频发的时期，如11019年土耳其的伊兹米特地震，2022年的5.12汶川地震以及2022年的3.12日本海啸等等。近几十年的震害调查结果显示13，地震会造成桥梁的大面积损坏、倒塌等破坏现象。因此探讨地震作用下桥梁的地振动响应是一件燃眉之急、必需要完成的工作。 目前，在桥梁地震分析中常用的方法主要是一样性激励即全部的支墩采纳相同的地振动加速度、同步的输入，而地振动场在空间、时间上又具有较大的差异性特殊是对于大跨度或特大跨度桥梁来讲上述现象则会更加的明显， 这就势必造成采纳一样性激励的计算结果与实际计算结果存在较大的差别。因此，在

6、进行大跨度桥梁地震稳定性计算时须要考虑行波效应、场地效应等方面的影响。综合以上分析，本文将采纳地震波非一样性激励和一样性激励两种地震波输入方式开展桥梁地震稳定性的探讨，将所得结果进行对比，进而得出两种地震波输入方式下桥梁地震响应的差异性。 多点激励下体系大质量法的基本理论 多支撑激励分析的大质量法通过在支撑点的激励方向附加一个虚拟的大质量块来获得结构的地震响应。大质量法是通过对质量矩阵对角元的充大数实现的，将大质量M附加在结构质量MS的支撑上，本文将去结构质量的10100000倍，使得结构的质量远远小于质量块的质量。然后，利用大质量块得惯性力将地振动施加在整个体系上。则桥梁结构在随意时刻的动力

7、平衡方程为： -（1） 式中，和分别表示系统的结点加速度和结点速度向量。M、C、K和F（t）分别表示系统的质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵和结点的荷载向量。 工程背景 该多跨连续梁桥所处地理位置比较优越，地形平坦开阔，地面高程为473483m，相对高差为38m。自上而下共覆盖了全新人工填土、粉质粘土、松软土、中砂、卵石土以及泥岩等地层。其中全新粘土约01.5m厚，粉质粘土约2.53m厚，松软土约11.5m厚，中砂约35m厚，卵石土约710m厚。同时，该多跨连续梁桥采纳4 X 12m混凝土材料现浇而成，并且桥面宽10m，总宽度为12.8m。桥墩为独立桩基础，且桥墩直径为1.2m，长10.2m，桩基直

8、径为1.3m，长23.2m。 数值分析 数值分析模型 本文利用有限元软件MIDAS/GTS对桥梁进行数值模拟，模型详细的几何尺寸和截面的几何特性依据施工图纸确定。MIDAS/GTS中存在实体和构件两种单元建模型方式。为了尽可能真实的模拟桥梁的力学性能，本文采纳实体建模。桥面、桥墩两者均采纳钢筋混凝土材料，选用线弹性模型。为了能够真实的反映桥面与桥墩之间的相互作用，本文采纳刚性接点来模拟。由于该桥墩下部的桩基础为端承桩，侧摩阻力较小，所以本文只考虑了泥岩对其供应的桩端阻力，忽视了各个土层供应的侧摩阻力。为了模拟上部结构与土体之间的相互作用，本文通过在桥墩底部施加水平、竖向弹簧来模拟，详细数值分析

9、模型见图1。 土体参数及地震波的输入 本文忽视竖向地震荷载的作用，只施加水平方向的地震波，并且选取El Centro地震波进行加载，该地震波地振动峰值加速度为0.5503g，持续时间为37.82s，详细时程曲线见图3。同时为了探讨一样性激励与非一样性激励两者作用下桥梁地震响应的差异性，本文采纳下述公式对不同支墩上施加的地震波进行计算，已考虑行波效应的影响。 图1数值模型图2El Centro 地震波时程曲线 数值计算结果 静力计算结果 图3总位移云图图4竖向位移云图 由图3图4可知，该连续梁桥各跨的最大竖向位移均出现在跨中部位，这与实际状况基本吻合，充分说明白本文计算结果的真确性。 动力计算结

10、果 为了探讨地震作用下桥面在一样性激励和非一样性激励作用下的加速度地振动响应，本文沿桥面中心线在其次跨和第三跨依次布置了5个监测点，最终经过数据处理后得到的加速度响应如下： 表2 一样性激励/非一样性激励作用下桥梁的地震加速度响应表 综合以上分析可知，首先，不论一样性激励还是非一样性激励作用下，桥面均存在较大的地振动响应；其次，非一样性激励作用下桥面的地振动加速度较一样性激励作用下的大。 结论 综合以上分析，得出以下结论： （1）、连续梁桥各跨的最大竖向位移均出现在跨中部位。 （2）、不论一样性激励还是非一样性激励作用下，桥面均存在较大的地振动响应。 （3）、非一样性激励作用下桥面的地振动加速

11、度较一样性激励作用下的大。 参考文献： 1 范立础.桥梁抗震LM.上海:同济人学出版利，19101. 2 范立础.胡四德.叶爱君.人跨度桥梁抗震设计M.北京:人民交通出版社，2001. 3 苗家武，胡世德，范立础.大型桥梁多点激励效应的探讨现状与发展J.同济高校学报，11019, 27(2):189-193. 4 何庆祥，沈祖炎.结构地震行波效应分析综述J.地震工程与工程振动，2022, 29(1): SO-57. 注：文章内全部公式及图表请以PDF形式查看。 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页