大跨度连续梁桥非一致地震响应分析

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1、大跨度连续梁桥非一致地震响应分析第一章绪论1.1课题的提出地震是一长期困扰人类的严重自然灾害，为了减少地震灾难给人们造成的严重的生命与财产损失，人类与其进行了长期的斗争。即使是科学技术日益完善和工程技术突飞猛进的今天、结构抗震工程理论应用于实际工程并取得很好成果的今天，在近些年全球发生的多次大地震中，仍然造成了严重的工程破坏，人们也付出了惨重的生命财产代价。例如，1976年发生在我国的唐山大地震，1994年发生在美国的Northbridge地震，1995年发生在日本的阪神大地震，1999年发生在台湾的集集大地震，以及2008年发生在四川的汉川大地震。随着城市现代化和经济的

2、高度发展，地震所造成的损失，平均每几十年翻一番⑴。桥梁结构是生命线工程的重要组成部分，亦是铁路、公路运输的关键设施，根据相关资料显示[2]，泣川地震中，铁路桥梁的震害主要有：支座破坏、壤台破坏及落梁。桥梁结构在地震中遭受严重破坏，不但导致了巨大的直接经济损失，还严重影响了到灾区震后的抢险救灾工作，使得震后抢救工作十分艰险困难。因为桥梁结构一旦遭受到损坏，其修复的难度较大，而且也会耗去震后宝贵的救援时间。所以，提高桥梁的抗震性能，保证桥梁在遭受大地震不倒的同时，经过简单修复后可达到震后抢险救灾需要的水平，是桥梁工程抗震领域的重要课题，也是桥梁设计领域的重要课题。桥梁结构是一

3、种延长型结构，桥梁结构在非一致地震动输入作用下的响应在1965年就引起了80118(1311)的注意，他认为非一致输入地震动结构受作用的力学机理与一致输入地震动结构受作用的力学机理存在较大的差异。此后，众多学者开始关注有关非一致地震动输入的课题。下面从地面运动的非一致性及考虑非一致输入的必要性两反面介绍选题的意义。..1.2研究现状归纳多篇论文的研究结果，不同桥梁结构在非一致地震输入条件下的响应是不同的。根据所考察物理量的响应值，可将非一致地震输入对桥梁的影响归纳为有利、有害和影响较小。项海帆[8]1983年以天津永和桥的位移响应为观察对象，在考虑行波效应的地震波作用下，

4、桥梁位移响应变小，并据此判定行波效应对永和桥的影响是有利的。刘吉柱[9]1987年以辽宁大洋河桥的内力为观察对象，在考虑行波效应的地震波作用下，桥梁的内力响应增大并据此判定行波效应对大洋河桥的影响是有害的。袁万成1990年以南浦大桥的位移响应为观察对象，考虑地震波在振动场地传播过程中的行波效应，发现行波效应对南浦大桥的地震响应有利。Zerva1990年对两跨、三联连续梁桥施加仅考虑部分相干效应的地震波荷载，将该荷载下的响应量对比作用完全相干效应地震波荷载下的响应量，部分相干效应地震波荷载下的响应量会表现出振荡变化的效果。Nazmy，Abdel-Chaffarl992年以斜

5、拉桥的位移响应和构件内力响应为观察对象，在采用非一致法输入地震波荷载的条件下，结构的响应增长显著，对桥梁的危害性较大。胡世德，范立础[I3]1994年以江阴长江公路大桥的内力响应为观察对象，在考虑行波效应的地震波作用下，桥梁响应变化不明显，据此说明行波效应对桥梁的影响是可以忽略的。魏琴等1994年以三门峡黄河公路大桥为研究对象，在考虑行波效应情况下，发现预应力混凝土连续刚构桥的位移及内力响应值增长显著，对桥梁不利。刘红兵，朱蹄1994年以大跨度连续梁桥的内力响应为观察对象，施加考虑地震动空间变化效应的地震荷载，桥梁内力响应变化明显，对结构的影响比较大。第二章非一致地震输入

6、分析方法2.1地震动空间变化性的描述为了适应我国的经济建设需要，我国兴建了多条长里程的高速铁路，相应的是大型及超大型桥梁数量的大幅增加，为满足高速铁路对线路舒适性和安全性的高要求，对桥梁设计的要求也相应增加。其中如何解决桥梁抗震分析方法的精确性与地震动输入模型的不精确性之间的矛盾，是现阶段一个课题。地震动输入作为桥梁抗震问题的分析基础，因其具有不可忽视的误差，使得较成熟的桥梁抗震分析方法在实践中的作用大幅削弱。当前需要针对大型桥梁的实际工程特点，以地震动输入问题为主要研究对象，才是能够使较完善的桥梁抗震分析方法在解决工程实际问题中发挥重要作用。因地震波在传播过程中受到行波

7、效应、部分相干效应和局部场地效应等因素的影响，若能有效地模拟地震波在介质中的传播，即建立准确合理的地震动输入空间变化模型，是解决非一致地震动激励问题的关键。.2.2非一致激励地震反应分析方法非一致地震动输入法是较合理、较符合桥梁实际的地震动输入方法。时间和空间变化的条件下，非一致输入地震动时，桥梁结构的地震响应分析法可分为两类类是地面地震运动过程为确定的确定性分析方法，主要包括反应谱法和时程分析方法；另一类是以地面地震运动过程为随机的概率性分析方法，主要是随机振动法。多点输入反应谱法相对而言是一种比较简单、易行的分析方法，在工