行波效应对大跨度多塔斜拉桥地震反应影响.pdf

《行波效应对大跨度多塔斜拉桥地震反应影响.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、行波效应对大跨度多塔斜拉桥地震反应影响结构与标准化研究所摘要结合一座大跨多塔斜拉桥工程设计实例，采用动态时程分析方法，对比研究了桥塔、主梁之间纵向固定以及纵向活动两种约束方式下，行波效应对各自结构体系纵向地震反应的影响。分析表明：对于多塔斜拉桥，行波效应对结构各桥塔塔底内力，以及各联梁端、各桥塔塔顶位移响应的影响不同。对于不同桥塔、主梁纵向约束体系的多塔斜拉桥，行波效应对其地震响应的影响程度也不同；塔、梁纵向固定的情况下，行波效应的影响较大，反之，塔、梁纵向活动的情况下，行波效应的影响较小。关键字多塔斜拉桥行波效应地震反应1引言2基本理论与

2、模型近年来各国大跨度桥梁建设发展极为考虑随时间和空间变化的地震动场多迅速，关于大跨度桥梁结构的抗震研究受到点激励时，大跨桥梁结构的地震反应分析方日益广泛的重视。在大跨度桥梁的地震反应法可以分为两大类[2]：一类是以地震地面运分析中，地震输入方法通常采用一致激励动为确定过程的确定性分析方法，主要包括法，然而对于地面支承距离大、延伸长的大反应谱法和动态时程分析法；一类是以地震跨度斜拉桥，尤其是大跨度多点地面支承的地面运动为随机过程的概率性分析方法，主多塔斜拉桥结构，地震动的空间变化的影响要是指随机振动法。概率性地震反应分析方不容忽视。法是建立在

3、地面各点地震动统计特征的基国内外学者对斜拉桥在多点激震下的础上，在已知支承各点地震动自功率谱和互地震反应进行了大量研究[1-6]，地震动的空功率谱的基础上，求得结构响应量的统计规间变化主要由3个不同的效应组成[1][7]，律，但由于缺乏合理的地震动随机模型，限即行波效应、不相干效应和局部场地效应。制了其在工程中的运用，目前，大跨桥梁考以上的研究大多都是针对典型的两塔斜拉虑多点激励和行波效应仍多采用确定性的桥结构，对于大跨度多塔斜拉桥的抗震性能方法，本小节首先对本文采用的动态时程分研究很少。本文以一座大跨多塔斜拉桥工程析法进行理论推导。设计实

4、例，采用动态时程分析法，分析了行2.1行波效应分析理论波效应对大跨度多塔斜拉桥地震反应的影根据D'Alembert原理，在惯性参照系中响，并探讨了塔、梁纵向固定约束及塔、梁建立结构整体振动的以绝对位移表达的动纵向活动两种约束方式的情况下，行波效应力平衡方程：对多塔斜拉桥地震反应的影响，为进一步研MUC''UK'UR（1）究多塔斜拉桥的结构抗震性能打下了基础。式中M、C、K分别为桥梁结构的质量矩阵、阻尼矩阵与刚度矩阵，U、U'、U''分别是节点的位移矢量、速度矢

5、量与加速度矢量，R是外荷载矢量。以脚标s表示结构的自由度，脚标g表示基础图1多塔斜拉桥方案立面布置图采用空间有限单元法建立主桥结构计与结构相接触的自由度，式（1）可改写成算模型，其中主塔、主梁、桥墩均采用空间如下的分块形式：梁单元模拟；主梁采用单梁式力学模型；斜MMsssgUU''sCCsssg'sMMUU''CC'gsgggggsgg拉索采用空间桁架单元，并考虑拉索的垂度（2）KKsssgUs0KKUR效应的影响；对于主塔、拉索、过渡墩及辅gsgggg助

6、墩考虑了由于恒载作用而引起的轴力，对相对于惯性参照系的各节点位移可以几何刚度进行了修正；在承台质心采用集中表示为如下两部分之和：质量模拟承台的作用。在承台底部采用六个dsUUUsss（3）UUsg0g方向弹簧（6×6刚度矩阵）模拟桩基和土将（3）式代入（2）式，展开可以得到：层的共同作用。动力计算模型如图2所示。dsdsdsMsssssUUCUUKUU''''ssss''ssssssMU''CU'KUsggsggsgg（4）由（4）式可以得到结构的拟静力位移：URssU

7、RKK1（5）图2动力计算图示ssgssssg将（5）式再代入（4）式，可以得到结3地震动输入构动力反应的振动方程为：由于地震动的随机性，根据不同的地震MU''dddCU'KU动参数（震级、加速度峰值PGA、特征周期sssssssss（6）dd()MssRMUCRCUssg''g()ssssg'g等）选取如表3.1所示的10条地震波，并将加速度峰值统一调整到0.4g，沿结构纵向输s由式（5）、式（6）求得拟静力位移Us入。所选地震波的特征周期覆盖范围较大，和振动位移Ud，即可由式（3）求得结构总在0.08s～0.7

8、0s之间变化。s表3.1选取的地震波位移U，进而求得结构各位置的内力响应。sPGATg调幅No地震记录2.2有限元计算模型（g）（s）系数主桥结构形式为二塔一联＋独塔一联1194