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1、·62· 2013年第5期2013年10月SichuanBuildingMaterials第39卷总第175期DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2013.05.031浅述结构多点输入抗震分析方法原胜利(新乡学院土木工程与建筑系,河南新乡453000)摘要:本文介绍了结构地震反应分析的时程分析法、坝的实际地震记录作为自由场的输入,给出拱坝多点输入反应谱法和随机分析方法,对三种分析方法的原理、特点的计算结果。及应用进行了对比研究。同时对各个方法的优缺点加以说在进行时
2、程分析过程中,真正关键的是恰当地输入地明,并指出这三种分析方法的使用范围。震波。由于模拟地震波具有一定的随机性,因此该方法也关键词:反应谱;地震波;多点输入;参振振型;耦存在无法避免的缺点:①分析和结果存在一定的局限性,合系数即计算结果仅仅是选择地震波的反应,若选择另外一条地中图分类号:TU311．3文献标志码:B震波,计算结果可能差别很大;②为得到结构反应的统计文章编号:1672-4011(2013)05-0062-02结果,必须对多条地震波进行分析,计算工作量很大。这两个缺点目前限制了多点输
3、入时程分析法的广泛应用;③0前言由于地震作用的随机性,同一支承处地面运动需有多组时地震反应分析的发展经历了静力、反应谱、动力三个程来反映,对于多维多点的情况,计算更为繁琐。在强震阶段,在动力阶段中又可分为线性与非线性两个阶段,随作用下结构呈现较强非线形性态而线性分析不宜使用时,机分析方法和确定性分析方法是在这一阶段共同发展起来时程分析法则是较适宜的方法。的两种方法。静力分析方法早已不再使用,人们对结构多1．2反应谱法维地震作用的研究主要是在后两个阶段开始的,相应地形反应谱方法是当今世界各国应用得
4、最广泛得抗震分析成了三种主要方法,即:反应谱分析法、时程分析法和随方法,是一种基于随机振动理论得近似方法。1941年Biot[7]机分析方法。首先提出反应谱的概念,经过30年左右的时间,随着强震记录的增多,才形成了目前常用的设计反应谱。所谓地1地震反应分析的三种方法震动反应谱,就是单质点结构在给定地震动作用下,最大反应随结构自振周期的变化曲线。反应谱法用于抗震设计1．1时程分析法包括两个步骤,第一步是地震动反应谱的计算,第二步是时程分析法又称直接动力法,在数学上又称逐步积分[8]适当的组合方法。
5、Housner当初在抗震领域提出反应谱方法。常用的积分方法有线性加速度法、Wilson-θ法和法时,已经研究过将地面加速度理想化为高斯随机白噪声[1]Newmark法。时程分析法既可以考虑地震波的多点输入,过程。但由于当时多自由度随机振动方法尚不成熟,所以又可以考虑结构几何非线性、物理非线性、非比例阻尼和他仍然采用基于包络得反应谱方法作为近似手段。对于多[2]桩-土结构的相互作用等的地震反应。项海帆以天津永自由度结构则对每一振型分量采用单自由度反应谱方法。和桥为研究对象,讨论了相位差效应对斜拉桥
6、飘浮方案地[9]在20世纪80年代初,Wilson和Kiure-ghian仍然是从随震反应的影响,结果表明:相位差效应对斜拉桥是有利的。机振动理论出发,推导出了各参振振型之间的相关系数,[3]袁万城针对南浦大桥分析行波效应,其结果与上例结果从而将反应谱方法中的SRSS组合法改进为CQC(completed[4]基本一致。Nazmy、Abdel-Chaffar对斜拉桥进行详细分quadraticcombination)组合法,并迅速在世界各国工程界得析之后得出的主要结论是:频散性激励可能导致结构位
7、移到广泛应用。和构件力的显著增长,尤其是对刚度较大的斜拉桥场地差从21世纪初,已有不少学者基于随机理论提出了一些[5]异较大情况。王前信等推导了平面杆系和空间杆系结构[10]改进的反应谱方法。Berrah、Kausel对现行的CQC法(完在多点输入下的运动微分方程,他们采用1975年2月15日全平方法)采用修正系数法,考虑结构地面运动的多点输海城地震和1978年6月9日龙陵(施甸台)地震获得的台阵入。在分析过程中,引入两个修正系数,其中之一用来修记录作为输入,计算了拱式结构的地震反应。得出结论:
8、正各支承处的反应谱值,另一个用来修正振型相关系数以拱的两端支座有不一致的运动时,拟静力反应起重要作用,[11]反映地面运动的时空变化特性。Kiureghian基于随机振动仅按现行方法做振动分析是不安全的,多点输入较一般地理论,经过严密的理论推导得出一套新的反应谱分析方法。面运动输入可能给出大很多的结果,因此必须认真考虑拟该方法能够考虑行波效应、频散效应及局部场地效应,在[6]静力位移的影响。陈厚群、侯顺载、王均以东江双曲拱理论上是最为严密的一种分析方法,但它涉及到地面运动互功率谱密度函数的计算及
