地震反应谱长周期分量对大跨度桥梁地震反应的影响

大跨度桥梁是长周期结构,对结构地震反应贡献较大的一阶振型周期很长,因而其地震反应对输入反应谱的长周期分量较为敏感。本文首先对中美桥梁抗震设计规范反应谱的长周期部分进行比较分析,然后基于实际地震记录的反应谱,对我国规范反应谱的长周期部分提出修正建议。接着,以一座主跨为428 m的三塔自锚式悬索桥为例,采用SAP2000程序建立全桥动力分析模型进行反应谱分析,分析反应谱长周期分量对桥梁结构不同地震反应分量的影响,并验证本文修正建议的合理性。结果表明:当漂浮体系大跨度索支撑桥梁的基本周期远超过6 s时,如果对规范设计加速度反应谱超出周期范围部分取平台段,会造成纵向地震作用下塔底弯矩和主梁位移几倍的增加,建议按周期倒数的一次方关系衰减。     

基于总输入能量谱与瞬时输入能量谱的设计谱修正

地震动中的长周期成分对长周期结构的影响不容忽视,现行的设计反应谱为了保证长周期结构抗震设计具备保守性,人为增大了特定频段和特定场地条件的谱值。针对目前设计谱的不足,依据线性单自由度体系的地震动总输入能量谱和瞬时输入能量谱,对规范反应谱5Tg～6s直线下降段提出调整方法。从具有速度 脉冲特征的长周期地震记录中选出能量谱值最大的地震记录加以说明,得到修正后的加速度谱与相应的拟速度谱和位移谱。建议的反应谱修正方法综合体现了总输入能量与瞬时输入能量的特征,对于工程结构设计具有重要的理论意义和实用价值。     

长周期桥梁地震设计谱阻尼修正系数研究

阻尼比是影响反应谱值的一个重要参数.当结构阻尼比发生变化时,会显著地改变反应谱值,从而影响结构所受地震作用的大小.规范设计反应谱均以一个标准阻尼比为基准,当结构主要振型的阻尼比偏离此标准值较多时,通过修正系数对设计反应谱进行修正.本文比较了各国桥梁抗震设计规范地震设计谱阻尼修正公式,并选取3条含有长周期分量的地震波对一...     

长周期抗震设计反应谱衰减指数与阻尼修正系数研究

对基于地震惯性力的绝对加速度谱和基于滞回恢复力的拟加速度谱进行差异解析,分析了长周期地震动拟加速度谱的衰减指数及其阻尼修正系数谱的变化规律。筛选长周期分量丰富的破坏性浅源强震数字化记录,通过弹性反应谱分析研究拟加速度动力放大系数谱的特征周期、两个下降段的衰减指数以及阻尼修正系数。分析结果表明：基于结构承载力的抗震设计谱应以基于滞回恢复力的拟加速度谱进行标定,以基于惯性力的绝对加速度谱标定对大阻尼比长周期结构的抗震设计偏于保守。拟加速度谱与绝对加速度谱在长周期段的衰减规律不同,大阻尼比长周期段拟加速度谱衰减速度较快。阻尼比0.05的标准抗震设计谱在第一和第二下降段采用形式简单的1/T和1/T²的规律衰减是合理可行的,无需通过修正衰减指数获得基于拟加速度的大阻尼比抗震设计谱。长周期地震反应谱的动力放大系数有显著的场地效应,以Ⅱ类场地为参考,Ⅰ~Ⅳ类场地效应系数分别取0.9、1.0、1.1和1.2较合适。地震动长周期分量对结构阻尼修正系数有很大的影响,基于拟加速度谱与绝对加速度谱的阻尼修正系数在长周期段有显著的差异。结构算例验证了长周期结构建议设计谱的衰减指数与阻尼修正系数取值的合理性。     

长周期结构地震反应的特点与反应谱

讨论长周期结构地震反应的特点,分析我国建筑抗震设计规范中反应谱存在的主要缺陷。对反应谱进行人为的改变,会导致地震动特性的失真。我国规范反应谱的长周期段由于人为的调整,改变了地震动的统计特性,导致加速度反应谱对应的功率谱在长周期段异常,也导致长周期结构在地震作用下的计算位移偏大。抗震规范所规定的最小地震剪力系数仅与地震影响系数的最大值α_max相关,而与场地类别无关,有悖于软土场地上结构地震反应大于硬土场地上地震反应的一般规律。由加速度谱S_a、拟速度谱S _v和位移谱Sd之间的拟谱关系,给出了具有较长周期段(T延长至约10 s)的反应谱建议,可供规范修订时参考。工程算例表明,依据建议的反应谱进行结构的位移验算是可行的。     

基于三角级数法合成多维多点非平稳地震动

输入正确的地震动对桥梁结构地震响应分析尤其重要。为了更真实地模拟实际地震动空间效应和非平稳性,文章基于三角级数法合成非平稳地震动时程,再将其逆转换为加速度反应谱,并与目标反应谱对比,采用频域方法迭代修正时程幅值,最后得到满足要求的地震动时程曲线。将合成的地震动和实际地震动对结构响应进行对比分析,对比发现本文所合成的人工地震动时程具有实际地震动的相应特性,且更符合实际,可为大跨度结构抗震分析提供更为真实的输入条件。     

大跨度连续刚构桥的动力特性和地震反应分析

以某大跨度连续刚构桥为工程背景,建立有限元动力分析模型,对结构的动力特性进行了计算,并就桩-土-结构的相互作用对桥梁结构的影响进行了对比分析;根据设计反应谱合成了地震动加速度时程,采用反应谱法和线性时程法对连续刚构桥结构进行了地震反应分析,研究了在纵向、横向和竖向地震动作用下结构的地震反应特点,为该类结构的抗震设计提供相应参考。     

长周期地震动对独塔宽幅斜拉桥地震响应的影响

为了预测独塔宽幅斜拉桥长周期地震响应,以便进行更合理的抗震设计和评估,采用Open SEES软件建立了某独塔宽幅斜拉桥的非线性有限元模型,基于傅里叶变换分析了长周期地震动频谱特性,对比研究了桥梁在远场谐和型地震波、近断层脉冲型地震波、普通地震波以及与设计反应谱匹配的人工地震波作用下的动力响应,并基于能力/需求法对该桥的抗震性能进行了评估。研究表明:长周期地震动对周期为2~4s的独塔宽幅斜拉桥的地震响应具有明显的放大作用,远场谐和型地震波作用下的内力响应为普通地震波的2倍以上,位移响应为普通地震波的18倍以上;主塔塔底截面抗震性能是全桥抗震性能的关键环节,长周期地震动会使塔底截面产生显著的塑性变形,导致主塔和主梁产生大位移,并引发支座破坏;背景工程的横桥向抗震性能比纵桥向更低,且长周期地震动对横桥向抗震性能的影响更明显。     

反应谱法作用下大跨度桥梁的地震响应分析

基于公路桥梁抗震设计规范中给出的加速度反应谱曲线,在进行动力特性分析的基础上,考虑单向、组合地震动组合进行输入,得到大跨度桥梁的地震响应,并总结出不同地震动输入对大跨度结构的影响规律。     

我国2000年抗震设计模式规范展望

对现行（建筑抗震设计规范）（ＧＢＪ１１—８９）的主要特点和存在问题作了评论，提出了编制我国２０００年抗震设计模式规范的初步设想和若干重要研究课题：对地震危险方面的研究，实现由烈度向地震动参数区划的过渡，按重现期或超越概率重新定义地震危险水平；提出以结构性能为基础的抗震设防标准，定义不同结构的性能目标；对现行抗震设计反应谱的缺点加以改进，考虑长周期谱成分和近场强震效应，采用能量谱和位移谱、损伤谱等；将能量方法实用化，引进地震动持时等；对结构抗震计算方法加以改进；以结构位移或构件及节点的应变为主要参数，建立结构损坏和倒塌的标准等等。     

强震区大跨高墩连续梁桥抗震性能研究

大跨度高墩连续梁桥的抗震设计,特别是在高强度地震作用下的抗震设计,目前尚无规范可遵循.以国外某大桥为例,建立了全桥的动力分析模型,计算了结构的动力特性和地震响应,针对大桥在强震作用下主梁位移反应过大以及对支座抗剪要求过高的特点,讨论了采用粘滞阻尼器和双曲面球型减隔震支座的减隔震效果,研究结果表明这些措施是有效的,可为同类大跨高墩连续梁桥的抗震设计提供参考.     

粤港澳三地桥梁抗震设计地震动参数比较研究

对我国广东、香港和澳门三地使用的桥梁抗震设计规范进行了综合比较,比较的内容包括重要性分类、抗震设防标准及目标、场地土分类、设计地震动中加速度反应谱的形式、地震作用的计算等。重点对决定桥梁结构抗震安全性的地震动参数(加速度反应谱)的规定进行了比较。结果表明:三地桥梁工程抗震设计规范各有特色,在地震作用的计算方面有相似之处。AASHTO桥梁规范是真正意义上的基于性态要求的抗震规范,Eurocode 8规范引入了强度折减系数来考虑结构的延性设计,我国的桥梁抗震设计规范主要特点则是多水准的抗震设计法。我国桥梁抗震设计规范虽然有了长足的进步,但在很多方面(例如考虑地震危险性分区)仍可借鉴其它规范进一步改进和提高。     

Probe into several important concepts in Chinese current seismic response spectra

在使用规范反应谱时常将绝对加速度谱、拟加速度谱、伪加速度谱概念等同或者混乱使用,尤其对于大阻尼比且长周期的结构,采用“拟谱关系”能够获得相应谱的谱值却换算不了相应谱的频谱特性。也有认为利用“拟谱关系” 所导出的相对位移谱不符合结构动力学原理及强震反应谱统计特征。基于此,对我国现行抗震规范地震反应谱所涉及到的绝对加速度反应谱、伪加速度反应谱和拟反应谱等作了较为详细的对比,重点阐明了伪谱与拟谱,绝对加速度谱与伪加速度谱在概念上的区别与联系。鉴于我国现行《建筑抗震设计规范》反应谱是由绝对加速度反应谱标定,利用“拟谱关系”仅是一种数值近似手段,并不具有频谱特性的转换功能,分析了绝对加速度反应谱和伪加速度反应谱在抗震设计过程中的差异。基于绝对加速度反应谱进行标定的规范反应谱,总结了其在目前建筑结构抗震设计中所存在的问题,尤其是在针对超高层结构消能减震结构分析中存在不足：长周期且大阻尼比结构所受设计地震作用与其弹性内力相比明显偏大,设计偏保守;用“拟谱关系”所得换算谱的频谱特性混乱且用于设计缺乏可靠性验证。为此,提出了应分类构建反应谱的建议。     

跨倾滑正断层桥梁地震响应数值模拟

为揭示跨倾滑正断层桥梁的地震响应规律，以海文大桥跨断层引桥为研究对象，根据地震震级和断层参数间的关系构建了铺前-清澜断层的物理模型，并基于空间随机场模型生成该断层滑动的空间非均匀分布；采用基于断层破裂物理过程的地震动混合模拟方法生成断层两侧可能发生的最大永久位移地震动；同时，采用OpenSees建立了全桥三维动力有限元模型，分析了永久位移地震动频带、桥梁与断层相对位置、竖向地震动及减隔震方法对该桥地震响应的影响规律。研究结果表明：所采用的地震动模拟方法可以合理考虑断层断裂的复杂性，生成地震动的反应谱在短周期段和设计反应谱吻合良好，在长周期段具有显著的滑冲效应特征，可有效模拟断层两侧的永久位移地震动;在跨断层桥梁地震响应分析方面，断层错位和高频带地震动对跨断层桥梁地震响应均有较大的贡献，跨断层桥梁地震响应分析须采用具有永久位移的宽频带地震动作为地震动输入，仅采用高频带地震动或者采用断层错位进行静力分析均会低估桥墩的地震响应；而位于断层同侧的桥梁主要受高频地震动的影响，跨断层桥梁的地震响应远大于断层同侧桥梁的响应；不考虑竖向地震动会低估跨倾滑断层桥梁纵桥向的地震响应，且跨径越小竖向地震动的影响越大，在进行跨倾滑断层桥梁抗震设计时，应选取较大跨径的简支梁桥来减轻竖向地震动的影响。同时，合理的限位拉索设计可利用桥墩的抗震能力明显改善跨断层桥梁的支座变形，减小因断层错位引起的桥梁损伤。     

滑动摩擦支座隔震桥梁地震反应分析

多滑面摩擦隔震支座具有刚度和阻尼的自适应性,在基于性能的桥梁抗震设计中有广泛的应用前景。本文以某近海连续梁桥为工程背景,考虑海洋软土条件,应用p-y法模拟桩-土相互作用,通过单摩擦摆（FPS）串联组成多滑动面摩擦摆支座（MFPS）模型,并建立全桥有限元模型。采用反应谱法和快速非线性分析（FNA）两种方法,对设置单滑面摩擦摆支座和多滑面摩擦摆支座的两种不同支座的隔震桥梁体系进行地震响应分析。对比分析两种方法得到的两种隔震桥梁结构的支座滞回性能和墩底剪力等的地震响应规律。研究结果表明,两种支座均具有较好的隔震效果,采用MFPS支座的桥墩的地震响应比FPS支座有所减小,且具有较大位移能力。     

大跨度空间结构抗震分析反应谱理论求解的快速算法

振型分解反应谱法已成为各国抗震规范中最为成熟的结构地震反应分析方法．当采用反应谱法进行大跨度空间结构抗震分析时，按照规范的规定，在进行反应谱计算时应首先形成相对于各阶振型的等效节点荷载右端项，然后求解相对于各阶振型的地震反应位移解．应用本的快速算法，可以直接写出相对于各阶振型的地震反应位移解，节省计算求解时间，同时也避免了求解过程中产生的计算精度误差．本从理论上证明了快速算法与规范方法的等价性，并用例题加以证实．     

地震波修正软件NewWave的编制及应用

建筑结构动力时程分析所用地震波一般选自软件自带的地震波库,使用这些地震波计算的结构基底剪力常常不符合抗震规范的要求,作者编制了NewWave程序用于天然波的修正。该程序具有生成地震波反应谱、修正天然波、位移时程基线校正等功能,将NewWave程序用于实际工程较好地解决了时程分析选波的问题。     

大跨度连续梁拱组合体系桥梁减震设计

分析了大跨度连续梁拱组合体系桥梁的地震易损部位特点,提出了有利于该类桥梁抗震设计的合理塑性铰出现顺序。简要介绍了桥梁地震位移响应的控制机理,以及两类具体的位移控制装置:弹性连接装置和粘滞阻尼器,并对两种位移控制装置进行了参数敏感性分析。最后以一实桥为例,介绍了大跨度连续梁拱组合体系桥梁的减震设计。研究表明,弹性连接装置和粘滞阻尼器均能有效地控制结构的地震位移响应,但如果考虑到经济性和耐久性因素,弹性连接装置稍有优势。     

桩土相互作用对大跨度桥梁抗震的影响

以黑冲沟大桥为模型,采用了地震反应谱分析方法和弹性时程分析方法对其进行了地震反应分析以确定桩—土相互作用对大跨度桥梁地震反应的影响,并得出一些对设计和施工都有指导意义的结论。