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《斜拉桥地震反应的行波效应_陈幼平》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、第29卷第6期土木工程学1996年12月斜拉桥地震反应的行波效应陈幼平周宏业(铁道部科学研究院)[提要)本文利用大型结构分析程序MSC/NASTRAN对地震波三向正交分量分别独,立作用和联合作用下斜拉桥的地震反应的行波效应进行了数值模拟分析了斜拉桥地震反应、,在各向振动分量作用以及不同相位差和不同结构约束条件下的行波效应对其一般影响规律。进行了讨论、一引言,地震时从震源释放出来的能量以波的形式传到地表面在地面上不同的点接收到的地震、,波可能经过不同的路径不同的地形和不同的地质条件反映在地表上的振动当然不会完全。,,相同即使其它条件完全相同由于地面上的
2、各点到震源的距离不同接收到的地震波必然,。,,存在时间滞后即相位差因此地面的非一致振动是客观存在的这已被地震观测结果所〔。,证实”地面一致振动假定结构各支点的地震波完全相同这种假定对于平面尺寸较小的,,、,结构物是可以接受的但对于平面尺寸较大的结构如大跨度斜拉桥悬索桥地面运动的,此。空间变化将是显著的空间变化对地震反应的影响可能是重要的‘2一”’。目前关于桥梁非一致输人地震反应的研究均采用行波法行波法假定地基条件一,,,只是致地震波沿地表面以一定速度传播结构各支承点处地震波波形不变存在时间滞后。,和振幅衰减尽管行波法因上述假设存在诸多局限性但它仍在一
3、定程度上反映着地震波传。,,播的基本特征对于大跨度桥梁地震反应分析基于行波法的多点输入的研究仍然在一定,。程度上反应地震波的传播效应反映大跨度桥梁的地震反应特性,1982〔5’进有关斜拉桥非一致地面运动作用下的地震反应有年项海帆行的天津永和桥。、,(纵向漂浮斜拉桥)的行波效应研究他将一维纵向地震波以相位差1秒2秒直到5秒。:输入到二个塔墩基础分别进行了地震反应的数值计算数值结果表明塔顶位移在有相位差,。,情况下减小并发现其变化有周期性因而得出由于非一致输入引起动力位移互相抵消行’。〔“7’波效应对漂浮体系斜拉桥地震反应是有利的结论、Dumanoglu
4、和Severn在19872989年对两座实桥Bosporns和Humber分别进行T、、。:悬索桥垂向纵向横向的行波效应分析有限元分析的数值结果发现与一致地面运动相,〔吕一“’。比非一致输入使结构的动力位移和应力显著增大一、、AbdelGhaffar和Nazmy等在198719891990年对两个不同跨度的斜拉桥模型.。〔跨距355m和671m)进行了不同地震波传播速度的地震反应分析:分析结果表明随着地震,,,波传播速度增大结构各反应量减小直至接近于一致输入情况下的反应并且认为行,,〔.“’。波效应与桥梁柔性有关随着柔性增大行波效应影响减弱”由此看出
5、,,笔现在斜拉桥行波效应的研究结论还很不一致者从地面强迫运动作用下斜:〔’拉桥结构的振动方程并根据对称结构受力的变形特点导出“.1对于,,纵向漂浮体系斜拉桥纵向行波作用下结构的纵向位移减小但会在跨中产生垂。向位移.,,2对于横向仅两个塔墩基础受地震力作用的斜拉桥横向行波作用下结构的横向位移,。减小但会在跨中产生纵向位移.3,垂向行波作用下结构的位移变化较为复对于边墩和塔墩均传递竖向地震力的斜拉桥,,t。,当二塔基地震波相位差亡杂但已导得垂向拟静力位移与相位差有关存在一个相位<几,,t,t。,。时位移增大>tc时位移减小与激励频率有关与结构形式及结构力
6、学性能有关垂。向行波使结构产生纵向位移但三向正交分,,量联合作用下结构三向位移将由于运动祸合效应而变得十分复杂此外,。结构内力变化也是三维的这些影响规律必须通过数值计算才能得出、二分析模型与分析方法、,参照天津永和桥实桥资料建立了本文双塔双平行索面的斜拉桥动力分析模型计算图。:式如图1所示其中1.主梁结构按板架结构的简化计算图式,带离散成交叉梁系板宽度取为两分离边箱。梁(纵梁)形心距的主梁结构质量矩’’’一一’~’一一‘--一‘.’-一一一一““一、~今4一一。阵取为一致质量矩阵桥面系结构的重量(人行道等)按纯质量单元加在交叉梁系的_节点匕2.塔离散
7、为一空间梁单元组成的塔架结,、、构即塔柱连杆塔墩等均离散为空间梁。。图1斜拉桥动力分析计算模型单元索离散为空间杆单元3.边墩、塔墩与基础用大弹簧连接形式模拟。主梁在桥台及边墩处受竖向支承及横向抗。,。风支承其中竖向支承取相对位移为。横向抗风支承由横向承压不承拉的弹性单元模拟.、。4,主梁水平支座破坏,主梁成为一纵向在地震作用下横向全漂浮体系用大刚度技术模拟地面强迫运动,2,即在各支承的地面位移约束处加上一个如图所示大弹簧,刚度约为结构总刚度的10“~10a,支座强迫位移以等价力k.:,支座倍加在支座上。再以位移“传给结构图2地面运动的大刚度模拟法20
8、00一2500m/s,,可为50~25。地震波在基岩的传播速度为在软土层传播速度较慢。,。m/s考虑地震波传
