行波效应下桥梁抗震性能分析

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1、行波效应下桥梁抗震性能分析方万晖H牟(合肥工业大学建筑设计研究院，安徽合肥230009)摘要：文章分析了桥梁在行波效应下的影响，对桥梁模型选择了合适的地震波，在不同的波速下分别计算桥梁的地震多点激励反应，得出相应的位移，并比较了不同波速下，桥梁关键部位的位移影响。同时，将时程分析和行波效应进行了比对，分析了桥梁位移的差异。关键词：行波效应；桥梁；抗震分析中图分类号：TU31g．1；U441．2文献标识码：A文章编号：1673—5781(2Ol3)06—0823—02波传播速度可以低到100m／s，在一般简支梁的桥墩l行波效应理论分析间距可以达到300m。如果在这种假设前提下，就可地震动

2、的行波效应是由于地震动到达各个支座以观察到在极端条件下，2个桥墩之问的地面位移在的时间不同产生的，称之为时滞效应。进行时程分行波作用下最大延时估计可以达到几秒。但是，在这析[1时，可以将这种情况考虑为时间差的影响，也可里需要假设波速传播特别慢，而在实际中地震波传播以在频域内考虑它们的相干性。纯粹取决于上层土的性质]。这就意味着在一般情地震时的地面运动是复杂的多维运动，具体为6况下，相邻2个桥墩会有不可忽略的纵向位移差[删，个分量，即3个平动分量(包括2个水平分量和1个这种情况会在桥墩之间为软土(也就是低波速)以及竖直分量)和3个转动分量(包括2个摇摆分量和1跨度大时，位移会更明显[10

3、-11]。个扭转分量)。多点激励(也称为非一致激励或者地由随机理论，可得两点的互相关谱函数，即震地面运动的空间变化等)的主要原因是各支点的距1r+。。S(，)===E-IR(r，)e-dr(4)_离与地震波的波长在同一数量级时，各支点问地震动厶兀J。。产生时间滞后，即行波效应。其中，R(r，)表示k、z之问的相关函数；S(∞，)表行波效应中，主要考虑时间延迟的影响，经分析示k、之间的互相关谱密度函数。在k、f之间的空可知，由于行波效应导致上部桥梁结构碰撞，可以描间相干函数则可以表示为述为相同的地震波位移和加速度沿着桥梁支撑的地(，)一_皇垒一(5)方有一个时间延迟其表达式E2-4]为~

4、／Sk(∞)Sl()g，f(￡)一g，1(～)(1)其中，S()、S()分别表示k、点的地震动自功率j，，()一j，，1(～矗)(2)谱函数。其中，、分别为加速度。将(5)式写成复数函数的形式为假设地面运动位移的历程在整个结构尺度范围(，)=l(，)IexpE@(∞，)](6)内保持不变，即波形相同，再假设2个桥墩基础相对研究桥梁结构在地震行波效应下的结果，就要考位移由位移历程中两点之间的差值提供E。虑上述函数相位之间的变化，即通过计算可以得到行用数学式表示为波效应对结构的影响，故(cU，)相位关系为At—d／vpp(3)(叫，)一～(／u印p(7)其中，为时问差；d为位移；⋯为波速。

5、其中，d为两点之间的距离，幽为两点连线沿地震波通过文献E6]分析，地震波在基岩上土层中的面传播方向上的投影；Uapp为波速。收稿日期：2013—05—14；修改日期：2013—10—21作者简介：方晖(1982一)，男，安徽潜山人，硕士，合肥工业大学建筑设计研究院工程师《工程与建设》2013年第27卷第6期823则行波因子exp[@(w，)]可表示为表2波速为l000m／s激励下桥墩上部位移值nlme)]一exp[一](8)再将(8)改写为exp[(∞，)]exp[一](9)通过上述公式计算，可以假设地面各点参照坐标原点的运动时间差分别为、丁2、⋯、，于是有一T1一TK(1O)表3波速

6、为500m／s激励下桥墩上部位移值ran1app引入行波因子，即exp[@(w，)]一exp~o(一)](11)2桥梁模型分析某桥位于交通主要线路上，道路整体呈南北走向，桥面宽7．5rn，全桥～共7跨，成对称结构，1#、6桥墩高16．1m，2#、3、4、5墩高30．1m。其中1#、6桥墩下部的桩基深为11IT／、16．1121，2、3#、3结论4#、5桥墩下部桩深9m，全桥长210m。主桥下部(1)在顺桥向最大值位移中，考虑行波效应时，结构桥墩1～6采用圆形墩，直径为1．5m，桥墩下在一些突出部位考虑行波效应的位移是时程分析时部桩径为1．9m，桩基均采用钻孔灌注桩。的2．5倍。行波效应

7、在有些桥墩上影响不是很明显，桥梁模型如图1所示。时程分析和考虑行波效应时的位移相似。(2)通过分析，建议进行桥梁结构抗震设防时，桥墩的地震反应取考虑行波效应的内力值参与荷载组合。[参考文献][1]JTGTB02—01-2008，公路桥梁抗震设计细~JEs]．图l桥梁模型[21胡聿贤．地震工程学[M]．北京：地震出版社，1988．采用2种荷载工况：工况1为1．OE(纵)+[3]王克海．桥梁抗震研究[M]．北京：中国铁道出版社，2007．E4]陈海