考虑波速影响的斜拉桥非一致激励地震响应研究

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1、考虑波速影响的斜拉桥非一致激励地震响应研究　　摘要：为研究地震波传播速度对大跨度斜拉桥地震响应的影响，以某主跨跨长406m的双塔钢箱梁斜拉桥为研究对象，建立动力有限元模型。对非一致地震激励输入方法进行理论分析，对比研究了相对运动法、大刚度法和大质量法的计算特点。通过对视波速无穷大时非一致激励法与一致激励法的计算结果进行对比，校验地震动输入方法的正确性。在此基础上，分别选择天津地震波、ElCentro地震波和汶川地震波，根据软土区和岩石区地震波传播特点，对视波速在50～4000m?s-1之间的不同波速工况进行计算。结果表明：波速对斜拉桥地震响应有显著影响，软土区视波速对结构

2、影响更加突出，对位于深厚软土区的大跨度斜拉桥进行行波效应分析时，需要关注结构的内力和位移响应，而岩石区仅需关注结构的内力响应。　　关键词：桥梁工程；相对运动法；大跨度斜拉桥；行波效应；多点激励；视波速　　中图分类号：U448.27文献标志码：A　　Abstract：Inordertoinvestigatetheeffectsofpropagationvelocityofgroundmotionsontheseismicresponseofcablestayedbridge，acablestayedbridgewithspanlengthof406mwastakenasan

3、exampleandthedynamicfiniteelementmodelwasbuilt.Themultisupportexcitationmethodwasanalyzedtheoretically，andthe12characteristicsoftherelativemotionmethod，thelargemassmethodandthelargestiffnessmethodwerecompared.Whenthecurrentwavevelocityisinfinity，thecalculationresultsunderasynchronousexcit

4、ationwerecomparedwiththoseunderuniformexcitationstoverifytheaccuracyofthemethodofgroundinput.Onthisbasis，consideringthedifferentcharacteristicsofgroundmotionsinsoftsoilareaandrockarea，Tianjinwave，ElCentrowaveandWenchuanwavewerechosenwithdifferentpropagationvelocitiesrangingfrom50m?s-1to40

5、00m?s-1.Theresultsshowthatdifferentvelocitieshavesignificantinfluenceonseismicresponseofcablestayedbridge，andtheinfluenceofapparentwavevelocityonstructureismoreprominentinsoftsoilarea.Theinternalforceanddisplacementshouldbeconsideredwhenlongspancablestayedbridgeindeepsoftsoilareaisanalyze

6、d，whiletheinternalforcewillbeonlyconcernedinrockarea.　　Keywords：bridgeengineering；relativemotionmethod；longspancablestayedbridge；wavepassageeffect；multisupportexcitation；apparentwavevelocity　　0引言12　　由于斜拉桥跨度大，自振周期长，考虑到地震动的空间变异性特征，一致激励已不能满足工程抗震需求，采取非一致激励分析方法可更好地反映出结构响应规律。Housner[1]很早注意到了这一问

7、题，1965年Bongdanoff等[2]率先研究了行波效应对大跨度结构的影响。直到1980年，Pandey等[3]开始尝试研究斜拉桥多点激励的问题。1983年项海帆[4]以天津永和桥为对象进行了斜拉桥的行波效应研究，认为支承处的非同步激励使动力反应部分减小甚多，行波效应对于飘浮体系的斜拉桥是有利的。1992年Nazmy等[5]分别对主跨跨长335m和跨长670m的斜拉桥进行了分析，认为行波效应在低波速区会增大斜拉桥的地震响应，且行波效应对大跨柔性斜拉桥影响并不明显。2010年武芳文等[6]采用随机振动分析方法，选取4种不同的