悬索桥抗震综述

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1、悬索桥抗震综述：本文认为大跨度桥梁的抗震设计应分两个阶段：(1)在方案设计阶段进行抗震概念设计，选择一个较理想的抗震结构体系；(2)在初步或技术设计阶段进行延性抗震设计，并根据能力设计思想进行抗震能力验算，必要时要进行减隔震设计提高结构的抗震能力。大跨度公路梁桥的地震反应分析：(1)结构非线性地震反应分析的理论研究；(2)地震波传播过程中的多点激振效应分析；(3)桩-土-结构-水体系相互作用分析。　　关键词：桥梁抗震，概念设计，延性抗震设计，非线性分析，多点激振效应　　　　1.桥梁抗震研究进展　　近二十余年来，全球发生了多次破坏极大的地震，如1989年美国LomaPrieta地

2、震，1994年美国Nothridge地震以及1995年日本阪神大地震等，而且损失一次比一次惨重。几次大地震一再显示了桥梁工程遭到破坏的严重后果，也一再显示了对桥梁工程进行正确抗震设计的重要性。大跨度桥梁是交通运输的枢纽工程，进行正确有效的抗震设计，确保其抗震安全性具有更加重要的意义。　　2.大跨度桥梁抗震设计实用方法　　“小震不坏，中震可修，大震不倒”的分类设防抗震设计思想已广为接受，也已被有些规范采用。采用两水平的抗震设计方法(tericalDesign)更为重要。由于地震动的不确定性和复杂性，再加上结构计算模型的假定与实际情况的差异，使“计算设计”很难有效地控制结构的抗震性

3、能。结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”。在桥梁的方案设计阶段，不能仅仅根据功能要求和静力分析就决定方案的取舍，还应考虑桥梁的抗震性能，尽可能选择良好的抗震结构体系。　　在进行抗震概念设计时，特别要重视上、下部结构连接部位的设计，桥墩形式的选取，过渡孔处连接部位的设计，以及塑性铰预期部位的选择。　　为了保证所选定的结构体系在桥址的场地条件下确实是良好的抗震体系，须进行简单的分析(动力特性分析和地震反应估算)，然后结合结构设计分析结构的抗震薄弱部位，并进一步分析是否能通过配筋或构造设计保证这些部位的抗震安全性。最后，根据分析结果综合评判抗震结构体系的优劣，决定是否要修改设计

4、方案。　　2.2.延性抗震设计　　桥梁的延性抗震设计应分两个阶段进行：1)对于预期会出现塑性铰的部位进行仔细的配筋设计；2)对整个桥梁结构进行抗震能力分析验算，确保其抗震安全性。这两个阶段可以有反复，直到通过抗震能力验算(或者进行减、隔震设计以减小地震反应)。　　3.大跨径桥梁地震反应分析研究　　目前关于大跨度公路梁桥的地震反应分析，值得重视的问题有：(1)结构非线性地震反应分析的理论研究；(2)地震波传播过程中的多点激振效应分析；(3)桩-土-结构-水体系相互作用分析。　　3.1.结构非线性地震反应分析的计算理论研究　　大跨度结构的非线性分析可分为材料非线性(物理非线性或弹塑

5、性)和几何非线性。一般情况下，结构的几何非线性分析可通过考虑所谓的P-Δ效应(即由于重力作用和水平位移相互影响而产生的结构附加反应)来进行(仅考虑初应力矩阵[K0])。大跨度斜拉桥结构在地震作用下可能产生的几何非线性效应，如斜拉索的大变形效应、主梁与桥塔的P-效应以及结构大位移的影响，推导出了结构刚度矩阵并采用逐步积分法计算了结构的非线性地震反应。对强震作用下主跨大于600m的斜拉桥结构，有必要进行几何非线性分析。　　在结构非线性地震反应分析的计算理论研究方面，倍受关注的是结构的弹塑性分析。这不仅是因为相对于几何非线性而言，结构的弹塑性性能对于结构的抗震性能影响较大。　　在结构

6、弹塑性地震反应分析中，构件恢复力模型的确定是最基本的步骤，而构件的恢复力关系又集中反映在滞回特性曲线上。基本指标有曲线形状、骨架曲线、强度、刚度及其退化规律、滞回耗能机制、延性和等效滞回阻尼系数等。当结构在强烈地震作用下进入弹塑性阶段时，空间塑性耦合效应将对结构的抗震性能产生较大的影响。对钢筋混凝土结构进行空间弹塑性地震反应分析的关键，就是建立结构构件的多维恢复力模型。到目前为止，这方面有价值的研究成果可以分为屈服面模型和多弹簧模型。　　屈服面模型是以弹塑性力学中的塑性势理论为基础，利用了塑性变形与势函数的正交性，屈服面的移动可采用随动强化或等向强化的假设。　　多弹簧模型假定构

7、件单元的非线性行为集中在构件两端的非线性单元上，每个非线性单元由分布在截面四角及中间的弹簧组成，这些弹簧分别代表其所在区域内的钢筋和混凝土，具有滞回特性的弹簧的集合用来反映截面的非线性特性，后来该模型又被作了改进，主要是提出了组合弹簧的概念，从而减少了模型中弹簧的数量。　　公路梁桥的构件截面通常采用的都是箱形或工字形组合截面梁，根据其工作性态可将这样的截面化为开闭口薄壁杆件进行地震反应分析。与通常的梁单元模型相比，用薄壁杆件单元模型分析这类结构既提高了计算精度又限制了计算工作量保持在通常的量