单柱式墩高架桥考虑高阶振型影响的简化非线性抗震分析.pdf

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1、单柱式墩高架桥考虑高阶振型影响的简化非线性抗震分析冷鑫(西安铁路职业技术学院土木工程系，陕西西安710600)摘要：讨论了高阶振型对结构非线性反应的影响以及对规则程度不同的钢筋混凝土单柱式墩高架桥梁结构进行Pushover分析时高阶振型的贡献。使用考虑高阶振型影响的Pushover分析方法与仅考虑一阶振型的Pushover分析方法和非线性动力时程分析方法进行比较。对于较不规则的桥梁结构，考虑高阶振型影响的简化非线性分析方法能得到较好的分析结果。关键词：高阶振型；简化非线性抗震分析；不规则程度中图分类号：TU311．2文献标识码：A文章编号

2、：1672—4011(2012)01一0031一03HigherModesinSimplifiedInelasticSeismicAnalysisofSingleColumnBentViaductsLENGXin(Departmentofengineering，Xi'anRailwayVocational＆TechnicalInstitute，Xian710600，China)Abstract：Theinfluenceofthehighermodesandtheircon．siderationinthepushoveranalysisof

3、reinforcedconcretesinglecolumnbentviaductswithdifferentdegreeofirregularityisdis-cussed．Typicalmultimodepushover—basedmethodsaread·dressedandcomparedwithasinglemodeprocedureandinelastictimehistoryanalysis．Intheconditionofslightlyirr％mlarvia—ducts，themethodwhichincludethei

4、nfluenceofhighermodescangetawellresults．Keywords：HigherModes；SimplifiedInelasticSeismicAnalysis；DegreeofIrregularity．0前言标准Pushover分析不能计入高阶振型的影响，仅适合于高阶振型影响不大的规则结构体系⋯。而桥梁工程中存在大量的高阶振型影响较大的不规则的结构体系。本文采用三种常用于不规则建筑结构体系的简化非线性抗震分析方法——振型Pushover分析(MPA)t21，考虑振型的非线性静力分析(MANSP)¨1和增量反

5、应谱分析(IRSA)，将这些分析方法应用于规则程度不同的几种单柱式墩高架桥结构，并与非线性动力时程分析方法(ITHA)的结果进行比较。讨论这些简化非线性分析方法计算结果的准确性及对桥梁结作者简介：冷鑫(1983一)，男，汉，辽宁北票人，助教，硕士研究生，防灾减灾工程及防护工程。构的适用性。1工程概况为了更好的反映不规则程度对计算结果的影响，选择了如下三种类型的高架桥：规则的、较不规则的和非常不规则的结构。结构形式如图1所示，结构的主要动力参数和振型形状如图2所示。图1桥梁结构形式I!：IV213PI!：I2卫回l!：墼Ql；—TI—M，1

6、0—．52—110—．43，31嘣％】l86．11：nⅡ％】I16．1l77．6l图2动力参数及振型形状T：周期；md：等效振型质量与振型总质量之比2分析结果的比较运用考虑高阶振型影响的简化分析方法(MPA、MANSP和IRSA)对上述几种规则程度不同的桥梁结构进行非线性分析，并将结果与仅考虑单一振型影响的标准Pushover分析方法(N2)H1和非线性时程分析(mlA)的结果进行比较。2．1规则的高架桥梁结构分析各种分析方法的有效性首先在典型的规则的高架桥V232P上进行研究。因为该桥的反应仅受到一阶振型的影响(如图2所示)，且振型形状

7、的变化不大(并不受到产生的新塑性铰的影响)，如图3所示，各种分析方法得到的桥梁结构反应基本相同，包括仅考虑一阶振型的Pushover分析N2。时程分析ITHA的结果也与上述方法的结果一致。在这种情况下，MPA与N2实际上是相同的【引。在MANSP中绘制Pushover曲线的荷载的变化很小。，、12童8赣。025020童15滟10g50O50100150(a)监测点(n·)a。：o．7％9V232P—J，r弋～f-、／＼／＼050100150200(b)监测点(HI)图3规则高架桥的结构反应(V232P)2．2较不规则的高架桥梁结构分析单柱

8、式墩高架桥结构的反应受到上部结构刚度与桥墩刚度之比和桥墩自身刚度很大的影响。桥墩刚度越大，结构反应越不规则。从桥台到桥墩之间的整个高架桥梁结构上都可能发生不规则的结构反应。因此，V123P被选