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《斜拉橋地震反應(yīng)的行波效應(yīng)_陳幼平》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第29卷第6期土木工程學(xué)1996年12月斜拉橋地震反應(yīng)的行波效應(yīng)陳幼平周宏業(yè)(鐵道部科學(xué)研究院)[提要)本文利用大型結(jié)構(gòu)分析程序MSC/NASTRAN對地震波三向正交分量分別獨,立作用和聯(lián)合作用下斜拉橋的地震反應(yīng)的行波效應(yīng)進行了數(shù)值模擬分析了斜拉橋地震反應(yīng)、,在各向振動分量作用以及不同相位差和不同結(jié)構(gòu)約束條件下的行波效應(yīng)對其一般影響規(guī)律。進行了討論、一引言,地震時從震源釋放出來的能量以波的形式傳到地表面在地面上不同的點接收到的地震、,波可能經(jīng)過不同的路徑不同的地形和不同的地質(zhì)條件反映在地表上的振動當(dāng)然不會完全。,,相同即使其它條件完全相同由于地面上的
2、各點到震源的距離不同接收到的地震波必然,。,,存在時間滯后即相位差因此地面的非一致振動是客觀存在的這已被地震觀測結(jié)果所〔。,證實”地面一致振動假定結(jié)構(gòu)各支點的地震波完全相同這種假定對于平面尺寸較小的,,、,結(jié)構(gòu)物是可以接受的但對于平面尺寸較大的結(jié)構(gòu)如大跨度斜拉橋懸索橋地面運動的,此?？臻g變化將是顯著的空間變化對地震反應(yīng)的影響可能是重要的‘2一”’。目前關(guān)于橋梁非一致輸人地震反應(yīng)的研究均采用行波法行波法假定地基條件一,,,只是致地震波沿地表面以一定速度傳播結(jié)構(gòu)各支承點處地震波波形不變存在時間滯后。,和振幅衰減盡管行波法因上述假設(shè)存在諸多局限性但它仍在一
3、定程度上反映著地震波傳。,,播的基本特征對于大跨度橋梁地震反應(yīng)分析基于行波法的多點輸入的研究仍然在一定,。程度上反應(yīng)地震波的傳播效應(yīng)反映大跨度橋梁的地震反應(yīng)特性,1982〔5’進有關(guān)斜拉橋非一致地面運動作用下的地震反應(yīng)有年項海帆行的天津永和橋。、,(縱向漂浮斜拉橋)的行波效應(yīng)研究他將一維縱向地震波以相位差1秒2秒直到5秒。:輸入到二個塔墩基礎(chǔ)分別進行了地震反應(yīng)的數(shù)值計算數(shù)值結(jié)果表明塔頂位移在有相位差,。,情況下減小并發(fā)現(xiàn)其變化有周期性因而得出由于非一致輸入引起動力位移互相抵消行’?！病?’波效應(yīng)對漂浮體系斜拉橋地震反應(yīng)是有利的結(jié)論、Dumanoglu
4、和Severn在19872989年對兩座實橋Bosporns和Humber分別進行T、、。:懸索橋垂向縱向橫向的行波效應(yīng)分析有限元分析的數(shù)值結(jié)果發(fā)現(xiàn)與一致地面運動相,〔呂一“’。比非一致輸入使結(jié)構(gòu)的動力位移和應(yīng)力顯著增大一、、AbdelGhaffar和Nazmy等在198719891990年對兩個不同跨度的斜拉橋模型.?！部缇?55m和671m)進行了不同地震波傳播速度的地震反應(yīng)分析:分析結(jié)果表明隨著地震,,,波傳播速度增大結(jié)構(gòu)各反應(yīng)量減小直至接近于一致輸入情況下的反應(yīng)并且認(rèn)為行,,〔.“’。波效應(yīng)與橋梁柔性有關(guān)隨著柔性增大行波效應(yīng)影響減弱”由此看出
5、,,筆現(xiàn)在斜拉橋行波效應(yīng)的研究結(jié)論還很不一致者從地面強迫運動作用下斜:〔’拉橋結(jié)構(gòu)的振動方程并根據(jù)對稱結(jié)構(gòu)受力的變形特點導(dǎo)出“.1對于,,縱向漂浮體系斜拉橋縱向行波作用下結(jié)構(gòu)的縱向位移減小但會在跨中產(chǎn)生垂。向位移.,,2對于橫向僅兩個塔墩基礎(chǔ)受地震力作用的斜拉橋橫向行波作用下結(jié)構(gòu)的橫向位移,。減小但會在跨中產(chǎn)生縱向位移.3,垂向行波作用下結(jié)構(gòu)的位移變化較為復(fù)對于邊墩和塔墩均傳遞豎向地震力的斜拉橋,,t。,當(dāng)二塔基地震波相位差亡雜但已導(dǎo)得垂向擬靜力位移與相位差有關(guān)存在一個相位<幾,,t,t。,。時位移增大>tc時位移減小與激勵頻率有關(guān)與結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)力
6、學(xué)性能有關(guān)垂。向行波使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生縱向位移但三向正交分,,量聯(lián)合作用下結(jié)構(gòu)三向位移將由于運動禍合效應(yīng)而變得十分復(fù)雜此外,。結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化也是三維的這些影響規(guī)律必須通過數(shù)值計算才能得出、二分析模型與分析方法、,參照天津永和橋?qū)崢蛸Y料建立了本文雙塔雙平行索面的斜拉橋動力分析模型計算圖。:式如圖1所示其中1.主梁結(jié)構(gòu)按板架結(jié)構(gòu)的簡化計算圖式,帶離散成交叉梁系板寬度取為兩分離邊箱。梁(縱梁)形心距的主梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量矩’’’一一’~’一一‘--一‘.’-一一一一““一、~今4一一。陣取為一致質(zhì)量矩陣橋面系結(jié)構(gòu)的重量(人行道等)按純質(zhì)量單元加在交叉梁系的_節(jié)點匕2.塔離散
7、為一空間梁單元組成的塔架結(jié),、、構(gòu)即塔柱連桿塔墩等均離散為空間梁。。圖1斜拉橋動力分析計算模型單元索離散為空間桿單元3.邊墩、塔墩與基礎(chǔ)用大彈簧連接形式模擬。主梁在橋臺及邊墩處受豎向支承及橫向抗。,。風(fēng)支承其中豎向支承取相對位移為。橫向抗風(fēng)支承由橫向承壓不承拉的彈性單元模擬.、。4,主梁水平支座破壞,主梁成為一縱向在地震作用下橫向全漂浮體系用大剛度技術(shù)模擬地面強迫運動,2,即在各支承的地面位移約束處加上一個如圖所示大彈簧,剛度約為結(jié)構(gòu)總剛度的10“~10a,支座強迫位移以等價力k.:,支座倍加在支座上。再以位移“傳給結(jié)構(gòu)圖2地面運動的大剛度模擬法20
8、00一2500m/s,,可為50~25。地震波在基巖的傳播速度為在軟土層傳播速度較慢。,。m/s考慮地震波傳
