模态Pushover方法对长曲线桥的分析研究
基于模态分析的Push—over方法在桥梁抗震分析中的应用
（ ｓ ａｃ ｓｉ ｔ ｆ ｇ ｗ ｙ ｈ ｎｓｒ ｆ ｏ Ｒｅｅ ｒｈ Ｉ ｔ ｕ ｅｏ ｈ ａ ，ｔ ｅＭｉｉ ｙ ｏ ｍｍｕ ｉａｉｎ ，Ｂ ｉｎ ０ ０ ８ Ｃｈｎ ） ｎ ｔ Ｈｉ ｔ Ｃ ｎｃ ｔ ｓ ｅ ｉ ｇ１ ０ ８ ， ｉａ ｏ ｊ
维普资讯
第 ２ 卷第 ２ ８ 期
２００ ６年 ４月
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Ｖｏ ＿ ８ Ｎｏ ２ ｌ２ ．
Ａｐ ｉ ｒｌ ２ ０ ０６
Ｊ ＯＵＲ Ｌ Ｏ ＮＡ Ｆ ＴＨＥ ＣＨＩ ＡＩ Ｗ Ａ Ｏ Ｉ Ｔ ＮＡ Ｒ Ｌ Ｙ Ｓ ＣＥ Ｙ
中 图 分 类 号 ： ４ ． 来自Ｕ４ ２ ５ 文献标识码 ： Ａ
Ｍ ｏ ｅ ｂ ｓ ｄ Ｐｕ ｈ・ｖ ｒＭ ｅｈ ｄ Ａｐ ｌｅ ｏ Ａｓ ｉｍ ａ ｉ ｄ － ａ ｅ ｓ － ｅ ｔ ｏ ｐ ｉｄ ｔ ｅｓ ｔｃ Ａｎａ ｙ ｉ ｆＢｒｄ ｅ ｏ ｌ ｓｓｏ ｉ ｇ ｓ
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文 章 编 号 ：１０ ＿３ ０ ２ ０ ） ２０ ７ —６ ０ １８ ６ （０ ６０ ０ ９０
基于模态分析的 Ｐ ｓ—ｖｒ ｕｈｏｅ 方法在桥梁 抗震分析中的应用
王 克 海 茜
（ 通 部 公 路科 学研 究 院 ，北 京 １０ ８） 交 ０ ０ ８
摘
要： 采用非线性时程分析是计算结构地震响应较为严格 的分析方 法 。 它存在 工作量大 、 但 计算 复杂 等问题 。
静力弹塑性分析(Pushover分析)两种方法剖析
静力弹塑性分析(Pushover 分析)■ 简介Pushover 分析是考虑构件的材料非线性特点，分析构件进入弹塑性状态直至到达极限状态时结构响应的方法。
Pushover 分析是最近在地震研究及耐震设计中经常采用的基于性能的耐震设计(Performance-Based Seismic Design, PBSD)方法中最具代表性的分析方法。
所谓基于性能的耐震设计就是由用户及设计人员设定结构的目标性能(target performance)，并使结构设计能满足该目标性能的方法。
Pushover 分析前要经过一般设计方法先进行耐震设计使结构满足小震不坏、中震可修的规X 要求，然后再通过pushover 分析评价结构在大震作用下是否能满足预先设定的目标性能。
计算等效地震静力荷载一般采用如图2.24所示的方法。
该方法是通过反应修正系数(R)将设计荷载降低并使结构能承受该荷载的方法。
在这里使用反应修正系数的原因是为了考虑结构进入弹塑性阶段时吸收地震能量的能力，即考虑结构具有的延性使结构超过弹性极限后还可以承受较大的塑性变形，所以设计时的地震作用就可以比对应的弹性结构折减很多，设计将会更经济。
目前我国的抗震规X 中的反应谱分析方法中的小震影响系数曲线就是反应了这种设计思想。
这样的设计方法可以说是基于荷载的设计(force-based design)方法。
一般来说结构刚度越大采用的修正系数R 越大，一般在1~10之间。
但是这种基于荷载与抗力的比较进行的设计无法预测结构实际的地震响应，也无法从各构件的抗力推测出整体结构的耐震能力，设计人员在设计完成后对结构的耐震性能的把握也是模糊的。
基于性能的耐震设计中可由开发商或设计人员预先设定目标性能，即在预想的地震作用下事先设定结构的破坏程度或者耗能能力，并使结构设计满足该性能目标。
结构的耗能能力与结构的变形能力相关，所以要预测到结构的变形发展情况。
所以基于性能的耐震设计经常通过评价结构的变形来实现，所以也可称为基于位移的设计(displacement-based design)。
Pushover分析方法的发展及其在桥梁结构中的应用_盛光祖
文章编号:1003-1375(2008)04-0025-06Pushover 分析方法的发展及其在桥梁结构中的应用盛光祖(同济大学桥梁工程系,上海 200092)摘要:非线性静力分析方法(Pushover 分析方法)可以较好地检验结构的变形能力,找到结构的薄弱环节,控制强烈地震作用下结构破坏程度,对工程设计有很强的指导意义。
但目前Pushover 分析方法的种类很多,各自有着不同的优缺点和适用范围,针对桥梁结构,阐述静力非线性分析方法(Pushover )的原理及其研究发展概况,评述了各种Pushover 方法的优缺点,并分析了Pushover 方法用于桥梁结构的基本原理和评价方法,指出Pushover 方法用于桥梁结构存在的问题。
关键词:Pushov er 分析方法;非线性动力分析;桥梁结构;评价方法中图分类号:P315.9 文献标识码:A0 引言结构在地震作用下的弹塑性分析方法,目前主要向基于性能设计的方向发展,其中尤以非线性动力时程分析及非线性静力分析方法最具代表性。
非线性动力分析可以全过程的了解结构的破坏过程及屈服机制,发现结构的薄弱环节,是对结构进行非线性分析的最有效方法。
但该方法计算非常耗时,输入输出较为繁琐,对于日常工程设计而言不是很合适。
非线性静力分析方法(Pushover 分析方法)是一种将地震荷载等效成侧向荷载,通过对结构施加单调递增水平荷载来进行分析,主要研究结构在地震作用下进入塑性状态时的非线性性能。
Pushover 方法可以较好地检验结构的变形能力,找到结构的薄弱环节,控制强烈地震作用下结构破坏程度,对工程设计有很强的指导意义,并且有重大的社会效益和经济效益,因此在近些年来得到各国学者的推崇[1～3]。
1 Pushover 分析方法的研究发展概况1.1 传统Pushover 分析方法Pushover 分析方法产生于20世纪50年代,它是在基于位移或性能的基础之上发展起来的。
桥梁工程震害预测的PUSH-OVER方法
１概述
表 １ 主 桥 自振 特 － 眭
号 计 算 自 振 频 率 （ Ｈ幻
０ ２０
．
桥梁是生命线工程的重要组成部分 ， 是交通运输的枢纽， 在抗震救 灾 中处于极其重要地位。特别是交通主要干线上的桥梁 ， 一旦遭受地震 破坏 ， 会对社会的政治 、 经济等产生重大影响， 也会对地震应急和震后恢 复带来极大 困难 。 因此 ， 对桥梁工程做出符合实际的震害预测， 将为编制 城市抗震防灾规划提供可靠依据， 对于提高城市综合防震减灾能力也是 项重要工作。 本文以某大型桥梁工程为例 ， 对桥梁进行震害预测， 并依 据计算结果 、 国内桥梁工程的震害经验 ， 给出了符合实际的桥梁震害 预＿４ 。 钡 结果
：
Ｚ 一
３ ２定 量评 价 ． ２
主桥定量评价采用 ｐ ｓ— ｖｒ 。 主桥动力计算模式 ： ｕｈ ｏｅ法 ａ 采用全桥空 间模型 ， 中梁 、 辅助墩用空间梁单元离散 ， 计算 塔、 主梁采用脊梁模式 ， 节 Ｚ＝Ｕ６ （ ＿ ７ ） 点和斜拉索之间处理为主从关系。斜拉索采用空间杆单元 ， 以等效弹性 模 量考 虑索 的垂度 引起 的非线 应 。 主梁与 塔 、 主梁 与辅 助墩 除纵 桥 式 中 表示结构延性系数 ， 场地弹 陛反应谱峰值对应的周 向水平和绕横桥向转动 自由度 自由外 ， 其余均处理为主从关系。边界条 期 ， 指结构第一阶弹 陛周期 ， Ｔ 由框架初始刚度和质量得到。 件为塔根处固接。 全桥划分 ２ ６ １ 个节点 ，１ 个单元。 ２３ 主桥动力计算模式 设 ｗ 是框架的有效参与质量 ，则相应于考虑的极限状态或破坏等 见图 １ 主桥动力特 ｆ分析 ： 。ｈ 生 计算得到的主桥前 ７阶自振频率 、 振型见 级， 可定义等效弹 响应加速度 ｓ 一 ＠： 表 １计算结果与实测结果基本一致 ， ， 一阶扭转 自振频率相差较大 ， 与钢 、 ５ Ｗ 箱梁抗扭刚度较小， 且不易估计有关 ， 所选择的主梁的脊梁模式也会带 将 ｓ 用于评价的加速度反应谱相比较 ， 以得到结构所处的 就可 来部分误差。 由于一阶扭转振动与结构抗风密切相关 ， 对扰； 妻影响不大， 式中 ｚ为折减系数， 由下式计算：
PUSHOVER分析方法全攻略
PUSHOVER分析方法全攻略作为一种常用的风险评估方法，PUSHOVER分析（Pushover Analysis）是一种基于位移的结构性能评估方法，可用于评估结构在地震等外部力作用下的破坏性能。
PUSHOVER分析的基本原理是通过对结构进行逐步加载，计算结构的位移响应，并在每个加载级别上评估结构的非弹性变形。
其中，位移响应与荷载之间的关系被表示为荷载位移曲线（Load-displacement Curve），曲线上的各点对应于结构在不同荷载水平上的位移响应。
为了进行PUSHOVER分析，以下是一些主要步骤和技术，供参考：1.结构模型准备首先，需要准备一个精确的结构模型，包括准确的几何形状、结构材料性质以及荷载。
模型可以通过各种建模软件进行创建，如ETABS、SAP2000等。
2.定义截面性能曲线对于每个结构构件，需要定义其截面的性能曲线。
这些曲线一般采用双切模型（Bi-linear Model）或多切模型（Multi-linear Model）来表示构件的力-位移响应。
3.建立非线性弹簧模型根据结构的截面性能曲线，需要建立每个构件的非线性弹簧模型。
这些弹簧模型可以通过弹簧刚度系数和屈服强度等参数来表示。
4.定义加载方式定义结构的加载方式，包括单项或多项加载。
在推进分析中，通常采用单项加载，即逐步增加水平荷载。
5.设定分析参数根据需要，设定分析的参数，包括推进步长、最大推进步数以及各构件的水平刚度。
6.进行PUSHOVER分析根据设定的加载方式和分析参数，进行PUSHOVER分析。
在每个加载步骤中，计算结构的位移响应，并绘制荷载位移曲线。
7.评估结构性能根据荷载位移曲线，评估结构的性能，包括塑性铰的形成、破坏模式以及结构的侧向刚度退化等。
8.修正分析结果在分析过程中，根据实际情况对模型进行修正。
例如，在形成塑性铰后，可以调整结构的刚度或强度参数。
9.分析结果报告最后，将分析结果整理成报告，包括结构的性能评估、塑性铰的位置和破坏模式等信息。
浅谈静力弹塑性分析(Pushover)的理解与应用
浅谈静力弹塑性分析（Pushover ）的理解与应用摘要：本文首先介绍采用静力弹塑性分析（Pushover ）的主要理论基础和分析方法，以Midas/Gen 程序为例，采用计算实例进行具体说明弹塑性分析的步骤和过程，表明Pushover 是罕遇地震作用下结构分析的有效方法。
关键词：静力弹塑性 Pushover Midas/Gen 能力谱 需求谱 性能点一、基本理论静力弹塑性分析方法，也称Pushover 分析法，是基于性能评估现有结构和设计新结构的一种静力分析方法，在一定精度范围内对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性变形分析。
简要地说，在结构计算模型上施加按某种规则分布的水平侧向力或侧向位移，单调加荷载（或位移）并逐级加大；一旦有构件开裂（或屈服）即修改其刚度（或使其退出工作），进而修改结构总刚度矩阵，进行下一步计算，依次循环直到控制点达到目标位移或建筑物倾覆为止，得到结构能力曲线，之后对照确定条件下的需求谱，并判断是否出现性能点，从而评价结构是否能满足目标性能要求。
Pushover 分析的基本要素是能力谱曲线和需求谱曲线，将两条曲线放在同一张图上，得出交会点的位移值，同位移容许值比较，检验是否满足特定地震作用下的弹塑性变形要求。
能力谱曲线由能力曲线（基底剪力-顶点位移曲线）转化而来（图1）。
与地震作用相应的结构基底剪力与结构加速度为正相关关系，顶点位移与谱位移为正相关关系，两种曲线形状一致。
其对应关系为：1/αG V S a =roofroof d X S ,11γ∆=，图1 基底剪力-顶点位移曲线转换为能力谱曲线其中1α、1γ、roof X ,1分别为第一阵型的质量系数，参与系数、顶点位移。
该曲线与主要建筑材料的本构关系曲线具有相似性，其实其物理意义亦有对应，在初始阶段作用力与变形为线性关系，随着作用力的增大，逐渐进入弹塑性阶段，变形显著增长，不论对于构件，还是结构整体，都是这个规律。
需求谱曲线由标准的加速度响应谱曲线转化而来。
Push-over方法的理论与应用
Push-over方法的理论与应用专业品质权威编制人：______________审核人：______________审批人：______________编制单位：____________编制时间：____________序言下载提示：该文档是本团队精心编制而成，期望大家下载或复制使用后，能够解决实际问题。
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基于PUSH-OVER分析的桥梁抗震能力评估方法研究
基于PUSH-OVER分析的桥梁抗震能力评估方法研究桥梁是交通运输的枢纽，一旦遭受地震破坏，会给地震应急和震后恢复工作带来极大的困难。
对现有桥梁结构的抗震能力进行评估可以从整体上把握桥梁结构各构件的破坏过程，了解结构抗震的薄弱环节并制定相应的工程措施加以改善，为桥梁结构可靠性分析、损失评估以及桥梁加固优先级评价和地震应急决策提供必要的依据，是城市防震减灾的基础性工作之一。
本文在总结国内外有关理论和方法的基础上，围绕Push-over分析方法、地震损伤模型和桥梁震害分析展开了研究工作，提出了基于Push-over分析的桥梁抗震能力评估方法，并通过算例加以验证。
论文的具体内容如下： 1．评述了现有的几种桥梁抗震能力评估方法，指出了这些方法大多是基于经验的分析或定性的描述，难以完成较为准确的评估工作。
2．系统地分析了Push-over分析方法的基本概念和原理，重点研究了桥梁侧向荷载分布模式的选择；讨论了几种常用的Push-over分析方法，详细论述了能力谱方法的应用过程，给出了能力曲线的双折线的简化过程；论述了两种简化能力谱方法：强度折减系数法和Chopra简化能力谱方法；通过算例分析，比较Push-over分析方法与时程分析方法的计算结果，验证了本文所采用的桥梁侧向荷载分布模式的合理性及准确性。
3．从构件和结构两个层次上，对结构的地震损伤模型进行了研究；讨论了结构震害等级划分的原则及其标准，指出震害等级的划分只是一种定性的描述，不能精确地反映结构在地震中的破坏程度；论述了结构震害等级与损伤指数的对应关系，并参照建筑结构，给出了桥梁震害等级与损伤指数的关系。
4．提出一种基于Push-over分析的桥梁抗震能力评估方法。
论述了该方法的基本原理、抗震性能参数和地震损伤模型的选择，研究了损伤指数的简化计算方法，给出了桥梁抗震能力评估方法的具体实施步骤。
5．利用本文的Push-over方法对一座橡胶支座桥梁和一座刚构桥工程实例进行计算分析，并同非线性时程分析结果比较，以验证本文方法的可行性和准确性。
模态静力推覆分析方法在桥梁结构中的应用
ｏｅ Ａ ａ ｓ ）Ｐ ｖｒ ｎｌ ｉ ＳＡ是 一种计 算在 塑性范 围 内结构 反 ｙｓ
应 、 定结构 薄 弱部位 以及 失效 机 制 的被广 泛 使 用 确 的工 具 。它 与被 普 遍 接 受 的非 线 性 动 力 时 程 分 析
（Ｄ Ｆ 相关 ， ＳＯ ） 即结 构 的 反 应 仅 由结 构 的一 阶振 型 控 制 ；２ 结构 沿高度 的变形 形 状 向量 ， 整 个地 震 （） 在 反 应过 程 中始 终保 持 不变 ， 即水 平 荷 载 的分 布方 式
ｔ ｅ ａ ｓ ｓｍｅ ｔｏ ｒｄ ｅ ｏ ｌｎ ａ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｈ ｓ ｅ ｓ ｎ ｆｂ ｇ ｓ ｎ ｎ ｉ ｅ ｒｐ ｒ ｒ ｎ ｅ，ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｏ ａ ｅ ｔ ｔｎ ａ ｄ ｐ ｓ ｏ ｅ ｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ ｔｍｅ— ｉ ｆ ｈ ｅ ｕｔ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉ ｓａ ｄ ｒ ｕ ｈ ｖ ｒａ ａｙ ｉ ｎ ｉ ｓ ｈ ｈ ｓｏ ｙ ａ ａｙ ｉ ｈ ｗｓｔ ａ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｉｉｎ ｔ ｔｈｇ ｅ ｄｅ ｉ ｎ ｏｖ ｄ ｔ ｓｍｅｈ ｄ ｃ ｎ ａｓ ｅ ｃ ｏ ｄ ｒ ｓ ｌ． ｉｔ ｒ ｎ ｌ ｓｓ ｓ ｏ ｈ ｔｉ ｏ ｄ ｔ ｈａ ｉｈ ｒｍｏ ｓｉ ｖ ｌ ｅ ｈｉ ｔｏ ａ ｌｏ ｒ ａ ｈ ａ ｇ ｏ ｅ ｕ ｔ ｈ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ： ｉｈ ｒｍｏ ｙ ｗｏ ｄ ｈ ｇ ｅ ｄｅ；ｍｏ ａ ｕｓ ｏ ｅ ｎ ｌｓｓ ｒｄ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｄ ｌｐ ｈ ｖ ｒａ ａｙ ｉ ；ｂ ｇ ｔ ｔ ｒ ｓ；ｎ ｎ ｉ ｅ ｒｐ ｒｏ ａ ｃ ｉ ｕ ｏ ｌｎ ａ ｅ ｒ ｎ ｅ ｆｍ
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自复位约束摇摆钢—混组合桥墩拟静力模型试验及Pushover法分析
自复位约束摇摆钢—混组合桥墩拟静力模型试验及Pushover法分析自复位约束摇摆钢—混组合桥墩拟静力模型试验及Pushover法分析引言：目前，桥梁结构在城市化发展过程中起到了至关重要的作用。
而桥梁的抗震性能则成为了一项重要的研究课题。
针对现有的混凝土桥墩抗震性能不足的问题，本文开展了一项自复位约束摇摆钢—混组合桥墩的拟静力模型试验，并基于测试结果进行了Pushover法分析，旨在提高混凝土桥墩的抗震性能。
1. 摇摆钢—混组合桥墩的设计原理摇摆钢—混组合桥墩是一种采用摇摆钢带进行预制构件加固的新型桥梁支撑结构。
通过摇摆钢带的作用，桥梁在地震作用下可以实现自复位，从而降低桥梁损坏的风险。
同时，混凝土桥墩的受力性能也得到了增强。
2. 拟静力模型试验设计为了验证摇摆钢—混组合桥墩的抗震性能，本文设计了一台拟静力模型试验装置。
试验中，选择了具有代表性的尺寸和材料参数的桥梁模型，并基于地震动的特性进行模拟。
在模型试验中，设置了不同强度等级和不同地震作用方向的试验条件，以全面评估桥墩的抗震性能。
3. 拟静力模型试验结果分析通过拟静力模型试验，本文获得了摇摆钢—混组合桥墩在地震作用下的受力性能曲线。
通过对试验结果的分析，可以得出以下结论：摇摆钢带的引入可以显著改善桥墩抗震性能，使其在地震作用下能够自复位；同时，摇摆钢带的设计参数也会影响桥墩的受力性能。
4. Pushover法分析基于拟静力模型试验结果，本文采用Pushover法对摇摆钢—混组合桥墩进行了进一步的分析。
该方法可以利用试验结果推导出不同地震作用下的位移-剪力曲线，从而评估桥墩的破坏机制和抗震性能。
通过Pushover分析，可以得出桥墩在不同地震级别下的破坏模式，并为结构设计提供可靠的参考。
5. 结论本文通过自复位约束摇摆钢—混组合桥墩的拟静力模型试验和Pushover法分析，对桥墩的抗震性能进行了全面评估。
试验结果表明，摇摆钢带的引入可以改善桥墩的抗震性能，使其在地震作用下能够实现自复位。
pushover分析
目标位移反映了结构在特定地震作用水平下可能达到的最大位 移，问题的核心实际上是反应谱(需求谱)的确定。
能力谱法
2021/10/10
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结构能力曲线的分析步骤
（1）建立结构的计算模型，模型中应考虑所有对结构刚度、质量、强度 以及抗震性能有重要作用的构件。然后给结构加上重力荷载，重力荷载 包括全部恒载和部分静载。
（2）施加沿高度分布的某种水平荷载 静力弹塑性分析时所采用的水平侧力加载模式代表结构上地震惯
性力的分布，水平侧力加载模式直接影响分析结果。 水平侧力加载模式主要有均匀加载、倒三角形加载、基本振型加
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将多自由度体系等效为单自由度体系的目的： 以单自由度体系的弹性、弹塑性反应反推多自由度体系的弹性、 弹塑性反应。 优点： 利用反应谱进行弹性范围内的计算，单自由度体系在理论上是 严密的;可以将反应谱的概念推广到弹塑性阶段，亦即所谓的 “弹塑性反应谱”； 针对单自由度体系的工作量大大少于针对多自由度体系的工作 量。上述这种基于振型向量与结构反应水平无关的等效方法最 为常见。
Chopra提出的弹塑性反应谱曲线 （不需要迭代求解）
Sdp
RSd
R(2T)2Sa
R表示由于结构的非弹性变 形对弹性地震力的折减系数
R(1)T 1
T0
TT0
R TT0
T00.650.3Tg Tg
采用Push-over方法对 抗震性能进行评估
最简单的方法是直接得到目标位移点（性能点）与结构的能力曲线。 得到性能点后，经过转化可以得到能力曲线上相应的点，能力曲线上的每 一个点都对应着结构的一个变形状态。根据性能点对应的变形，可以对结 构进行以下方面的评价：顶点侧移和层间位移角是否满足抗震规范规定的 位移限值；构件的局部变形（指梁、柱等构件的塑性铰变形），检验他是 否超过建筑某一性能水平下的允许变形；结构构件的塑性铰分布是否构成 倒塌机构。
基于能量平衡的多模态Pushover分析方法的改进的开题报告
基于能量平衡的多模态Pushover分析方法的改进的开题报告一、研究背景随着建筑物的不断发展，其抗震性能的要求也越来越高。
通过分析建筑的震动反应，可以预测其在地震中的性能。
Pushover分析方法是一种简单有效的抗震分析方法，在工程实践中广泛应用。
然而，在Pushover分析中存在一定的缺陷，例如不能考虑结构的瞬时非线性性、能量耗散机制等。
因此，需要对Pushover分析方法进行改进，提高其分析精度和适用范围。
二、研究意义本研究旨在改进基于能量平衡的多模态Pushover分析方法，提高其准确性和实用性。
研究结果将有助于优化建筑的抗震设计，减少地震对建筑物的危害，保护人民的生命财产安全。
三、研究内容本研究拟从以下几个方面展开：1. 分析当前Pushover分析方法的不足之处，明确改进的方向和目标；2. 探究能量平衡法在Pushover分析中的应用，并对其进行详细分析和优化；3. 基于多模态的Pushover分析方法进行改进，采用合适的模态展开形式和参数设置方法，提高其分析效率和准确性；4. 进行算例分析和验证，评估改进后的多模态Pushover分析方法的可靠性和适用性；5. 利用改进后的方法分析实际工程案例，并比较其与传统Pushover 分析结果的差异和优劣。
四、研究方法本研究将采用文献研究、理论分析和数值模拟相结合的方法，详细分析和探究基于能量平衡的多模态Pushover分析方法的改进。
在此基础上，进行算例分析和验证，并对实际工程案例进行分析和比较，验证改进后方法的可靠性和实用性。
五、预期结果预计本研究的主要结果如下：1. 分析当前Pushover分析方法的不足之处，明确改进的方向和目标；2. 探究能量平衡法在Pushover分析中的应用，并对其进行详细分析和优化；3. 基于多模态的Pushover分析方法进行改进，提高其分析效率和准确性；4. 通过算例分析和验证，评估改进后的Pushover分析方法的可靠性和适用性；5. 利用改进后的方法分析实际工程案例，并比较其与传统Pushover 分析结果的差异和优劣。
模态pushover分析方法的研究和改进_毛建猛
顶端位移关系曲
线 ) 。M 表示结构质量矩阵。 ( 3) 将 pushover曲线简化为双折线曲线 ( 如图 1 ( a ) 所示 ) 。一种简化方法是首先估 计基底屈服剪力 Vbny , 取 60 % Vbny 处的割线刚度作为有效初始刚度, 然后逐步迭代, 直到误差小于预定范围。 ( 4) 利用公式 ( 1), 将简化的 pushover曲线转化为 n 阶振型弹塑性单自由度体系力 - 位移曲线 ( 如图 1b 所示 )。 F sn = 显然, F sn /L sn与 D n 的屈服值表达式如下: F sny Vbny u rny = * , D ny = Ln Mn n rn ( 2) Vbn
51
向量 表示 , 且在整个地震反应过程中 , 不管结构的变形大小 , 形状向量 over方法不能考虑高阶振型的贡献, 难以应用到高层结构中。 方法 模态 pushover方法 (M PA)
[ 1]
保持不变。显然, 传统的 push -
Chopra( 2001) 及其合作者基于结构动力学理论, 考虑高阶振型对结构的影响 , 提出的一种新的 pushover 。该方法采用各阶振型的固定水平荷载模式对结构进行推覆分析, 最 后采用一定法则 ( 如 SRSS) , 确定多阶振型影响的结构目标位移。由于该方法考虑了结构的高阶振型影响, 与实际情况更为符合 , 能使计算精度相对提高 , 但是该方法在计算各阶振型等效单自由度体系的弹塑性静力 反应时 , 水平荷载仍取固定不变模式 , 还是难以解决传统 pushover 方法中假定二所带来的问题。为此 , 本文 通过考虑结构屈服后地震作用发生变化这一特性, 对该方法进行了改进。
引言
上个世纪 90 年代 , 美国科学家和工程师提出了基于性态及基于位移的设计方法。该方法一经提出, 立 即引起全世界各国科学家的关注, 有望代替规范中传统的基于承载力的抗震设计方法。作为结构非线性反 应的简化计算方法, Pushover Analysis( POA ) 由于其相对较高的精度及简单的工作量引起了广大学者和设计 人员的兴趣 , 该方法得到了深入的研究和广泛的应用。简单地说 , POA 方法的优点集中体现在两个方面: 1 . 它较底部剪力法和振型分解反应谱法考虑了结构的弹塑性特征 ( 材料非线性 ) , 精度较高; 2 . 它较非线性 时程分析法计算简单 , 工作量较小。总之 , 在实际的工程设计中, 往往要求计算方法具有一定的精度 , 同时应 力求简单和规范。 Pushover方法正具备这个条件, 因而才在全世界范围内得到了蓬勃发展和广泛应用 , 甚至 在有些国家已经被抗震实际规范所采用。 然而, 传统 pushover方法的理论基础是建立在两个基本假定上的: 1 . 结构的响应与一等效单自由度体系 ( SDOF )相关。在实际计算中 , 通常假定结构的反应仅由结构的第 1 振型控制。 2 . 结构沿高度的变形由形状
Pushover方法在桥梁结构抗震分析中的应用
Pushover方法在桥梁结构抗震分析中的应用摘要：Pushover分析方法作为简化的抗震性能评估方法之一，近年来受到了广大学者和工程设计人员的关注。
相对于弹塑性时程分析方法，采用Pushover 分析方法计算结构的水平最大位移，过程简单，计算量小，且精度也符合工程需求。
本文以一钢筋混凝土连续刚构桥的例子说明Pushover分析方法在桥梁结构抗震分析中的应用。
关键词：Pushover桥梁结构分析Abstract：As a simplified method to evaluate structural seismic performance, pushover procedure is widely noted by many reseachers and engineers. Compared to nonlinear time-history analysis method, pushover procedure is more simple to computer the maximum displacement of structure, and the accuracy of results obtained by pushover procedure meets the demand of engineering. A reinforced concrete continuous rigid frame bridge is used to illustrate the process of evaluating the maximum displacement of structrue by pushover procedure.Keywords: Pushover analysis of bridge structure0 引言随着基于性能的抗震设计思想的提出和发展，Pushover分析方法越来越受到国内外广大学者的关注。
基于模态分析Pushover方法的城市轨道交通桥梁抗震性能评估的开题报告
基于模态分析Pushover方法的城市轨道交通桥梁抗震性能评估的开题报告一、研究背景与意义城市轨道交通是现代城市中非常重要的公共交通系统，它依托于桥梁等建筑结构来实现线路的畅通。
然而，城市地震频繁发生，轨道交通桥梁的抗震设计成为一项极其重要的任务。
因此，城市轨道交通桥梁抗震性能评估成为研究热点。
现代结构设计中，模态分析被广泛应用于桥梁结构的动力问题分析，Pushover方法是经典的抗震研究方法之一。
本研究旨在利用模态分析Pushover方法，对城市轨道交通桥梁的抗震性能进行评估，为城市轨道交通桥梁的抗震设计提供科学数据和技术支持。
这对确保城市轨道交通系统的安全性和稳定运行具有重要的现实意义。
二、研究内容1.综述轨道交通桥梁的抗震性能研究历史及研究现状。
2.建立城市轨道交通桥梁有限元模型。
3.通过模态分析，实现城市轨道交通桥梁的结构特性提取。
4.根据实际抗震情况制定地震作用下应变损伤评估标准和分级准则。
5.采用Pushover方法，评估城市轨道交通桥梁在不同地震烈度及不同方向作用下的破坏性能。
6.对比分析不同参数对结构受力性能的影响，提出提高城市轨道交通桥梁抗震能力的相关建议。
三、研究方法1.文献资料法：梳理国内外关于轨道交通桥梁抗震性能的研究文献，了解相关研究现状。
2.建模方法：采用ANSYS等软件建立城市轨道交通桥梁的有限元模型，实现结构特性提取。
3.模态分析方法：运用ABAQUS软件进行模态分析，得到结构的振型、频率和阻尼比等信息。
4.地震作用模拟：利用ABAQUS和ETABS等软件模拟结构在不同地震烈度下的地震作用，得到结构受力状况数据。
5.应变损伤评估法：根据铁路客运输测评技术规范中的相关规定，制定城市轨道交通桥梁应变损伤评估标准。
6.Pushover分析方法：利用SAP2000等软件，采用Pushover方法分析城市轨道交通桥梁在地震作用下的破坏性能。
四、研究计划第一年1.综述轨道交通桥梁抗震性能研究的历史及现状。
桥梁单墩不同侧向力分布模式Pushover分析方法
Ｍ ２ ３和 Ｆ Ｍ ２ ４ 日本 也 将 Ｐ ｓｏｅ 分 析 方 法 作 Ａ７ Ｅ Ａ７。 ｕｈ ｖｒ
为评估 建筑 物抗震 性 能 的方 法 。我 国在新 的建 筑结 构抗震 设 计 规 范 也 引 入 了 Ｐ ｓｏｅ 析 方 法 。 因 ｕｈ ｖｒ分 此 ， 展 Ｐ ｓｏｅ 分 析方法 的研 究 与应 用 ， 开 ｕｈ ｖｒ 具有 理论 意 义 和实际 价值 。
１ 结构 模 型 和假 设
本 文研究 对象 为 １ ３ 和 ６ 桥梁 单 墩 ， ５ｍ、０ ｍ ０ｍ 采 用单墩模 型 ， 底 固结 ， 身 质 量 堆 聚在 相 应 的节 点 墩 墩
Ｐ ｓｏｅ 分 析使用 一 定 分 布模 式 的递 增 水平 侧 向 ｕｈ ｖｒ 力代 表地震 作 用 下 结 构 惯性 力 的分 布 ， 布模 式 的不 分
弹性 反应 谱 多振 型 组 合 分 布 、 虑 高 度 影 响 的 等 效 侧 考
向力分布 等 。这 些侧 向力 分 布模 式 在整 个 加 载过 程 中 保 持不变 ， 称 为 固定 式 侧 向 力模 式 。 当结 构 高 阶 振 被 型影 响不 明显 且结 构 只有 一 个 失 效 模 式 时 ， 固定 分 布 可较好地 预测 结构 的反 应 ， 高 阶振 型影 响 明显 时 ， 当 固 定侧 向力 分 布的适 用性 尚待 研 究 。 白适 应 分 布是 对
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国 内外 对不 同加载 模式 Ｐ ｓｏｅ 在 结构 中应 用 进 ｕｈｖｒ 行 了一些研 究 娟Ｊ然 而针 对 桥梁 结 构 的 研究 却 较 少 。 ， 而桥 梁和 房 屋在 结 构 上 有 着 很 大 的 区别 Ｊ 。用 Ｐ ｓ 一 ｕｈ
几种push_over分析方法对比研究
收稿日期:2001211220;修回日期:2002205226 基金项目:地震科学联合基金资助项目(101056) 作者简介:魏巍(1973-),女,博士生,现从事结构抗震研究.文章编号:100021301(2002)0420066208几种push -over 分析方法对比研究魏 巍,冯启民(青岛海洋大学,山东青岛266071)摘要:Push 2over 方法是一种静力非线性计算方法,是近年来在国内外得到广泛研究应用的用于评价结构抗震能力的新方法。
采用这种方法计算结构的弹塑性地震反应将会逐渐为广大的工程设计人员所接受,但目前对于这种用静力的方法去预测结构的动力反应,其可靠性如何一直是许多学者所关注的,而且对于现有的这几种方法的优劣也没有给出综合的评价。
本文在国内外有关理论和方法的基础上,对几种push 2over 分析方法进行了简要评述,并通过分析计算对其中有代表性的能力谱方法、位移影响系数法和适应谱push 2over 方法进行了详细的对比研究。
指出了其中存在的问题,试图寻找并推荐一种比较好的方法。
如果能够实现这一目标,对于push 2over 方法的发展将会有一定的推动作用。
关键词:静力弹塑性(push 2over )分析方法;能力谱方法;位移影响系数法;适应谱push 2over 方法中图分类号:P315.96 文献标识码:AR esearch on comparison of several push 2over analysis methodsWEI Wei ,FEN G Qi 2min(Ocean University of Qingdao ,Qingdao 266071,China )Abstract :Push 2over analysis as a combination of nonlinear static analysis and earthquake response spectrum is be 2coming a popular tool for seismic performance evaluation of existing and having been designed structures.In this paper ,as the international representative push 2over analysis methods ,capacity spectrum method ,displacement coefficient method and adaptive spectra 2based push 2over procedure are introduced and compared.K ey w ords :nonlinear static analysis ;capacity spectrum method ;displacement coefficient method ;adaptive spectra 2based pus 2hover procedure1 能力谱方法 所谓“能力谱”方法(Capacity Spectrum Method ),实质上就是通过地震需求曲线和结构能力曲线的叠加来评估结构在给定地震作用下的反应特性。
基于模态分析的Push_over方法在桥梁抗震分析中的应用
第28卷第2期铁 道 学 报Vol.28 No.2 2006年4月J OU RNAL OF T H E CHINA RA IL WA Y SOCIET Y April2006文章编号:100128360(2006)022*******基于模态分析的Push2over方法在桥梁抗震分析中的应用王克海, 李 茜(交通部公路科学研究院,北京 100088)摘 要:采用非线性时程分析是计算结构地震响应较为严格的分析方法,但它存在工作量大、计算复杂等问题。
目前土木工程中常采用非线性的静力分析(Push2over分析)来评价在地震作用下结构的抗震性能。
均匀分布、倒三角形分布的侧向荷载分布模式,适用于刚度大或第一阶振型为主的结构,为了考虑高阶振型的影响,本文提出了基于模态分析的Push2over方法,并将其应用到桥梁抗震分析中。
这种方法需要分析结构的动力特性,尤其是振型贡献率。
选出振型贡献率比较高的振型,并以此为基础,依据“侧向荷载分布模式与地震时结构惯性力的分布情况应尽量保持一致”的原则,参考《公路工程抗震设计规范》(J TJ004—89)可得到对应各振型的侧向荷载,在对主要振型进行组合后,即可获得进行Push2over分析的侧向荷载分布模式。
本文采用基于模态分析的Push2over方法对一实桥进行抗震性能分析,结果表明选取主要振型参与计算与采用全部振型计算的结果基本吻合,不仅考虑了高阶振型的影响,又消除了其他次要振型的干扰,因此这种方法应用于桥梁抗震性能评价是可行的。
关键词:Push2over方法;模态分析;桥梁抗震分析中图分类号:U442.5 文献标识码:AMode2based Push2over Method Applied to Aseism atic Analysis of B ridgesWAN G Ke2hai, L I Qian(Research Institute of Highway,t he Ministry of Communications,Beijing100088,China)Abstract:Nonlinear time2history analysis is a more rigorous met hod to estimate seismic response of st ruct ure. Because of large workload and complex p rocedure,at p resent,Push2over analysis is used widely.Uniform force dist ribution and t riangular force dist ribution are suitable for t he rigid st ruct ures or st ruct ures whose1st2mode is main,In order to consider t he effect s of t he high modes,Push2over met hod based on mode analysis is given in t his paper and applied to aseismatic analysis of bridges.This met hod t hat p ut forward in t his paper needs to a2 nalysis t he dynamic characteristics of t he st ruct ures,especially mode cont ribution ratio.Based on t he main mode shapes t hat t he mode contribution ratio s are higher t han expected and t he principia t hat dist ribution of t he lateral forces should be in accordance wit h t he inertial dist ribution in t he eart hquake as far as possible,t he dis2 t ribution of t he lateral load corresponding to t he each selected mode shape according to t he equation specified in The Highway Engineering Seismic Design Specifications(J TJ004—89).In t his paper,evaluating aseismatic performance of t he bridge is done by using mode2based Push2over met hod.The result s indicate t hat combining modes selected and combining all modes accord wit h each ot her.The met hod t hat is gotten lateral forces by an2 alyzing t he modal cont ribution ratios to do Push2over analysis not only considers t he high modes effect,but also avoids t he dist urbing of t he secondary modes,so it’s a available met hod to estimate t he aseismic capacity of t he bridges.K ey w ords:p ush2over met hod;mode analysis;aseismatic analysis of bridges收稿日期:2005209205;修回日期:2005211210基金项目:西部交通建设科技项目(200231800028)作者简介:王克海(1964—),男,山西平遥人,副研究员,工学博士。
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西 安 铁 路 职 业 技 术 学 院 学 报
Ｊｕ ｎ ｌｏ ， ｉ ａ ｃ ｔ ｎ ｌ＆ Ｔ ｃ ｎｃ ｌＩｓｉ ｔ ｏ ｒ ａ ｆ ａ Ｒａｌ ｙＶｏ ａｉ ａ Ｘｉ ｎ ｗ ｏ ｅ ｈ ｉａ ｎ ｔ ｕｅ ｔ
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有用 的结果 ， 它 却 不 能 预 测 在 较 大 地 面 振 动 下 ， 但
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｎｏ ｌｎ ａ ｔｔｃ ｐ ｓ ｏ ｅ ｎ ｌｓｓｃ ｎ ｏ ｌ ｎ ｌ ｓｓ ｔ ｔ ｔ ｒ ｓ，ｗｈ ｓ ｕ ｄａ ｅ ｔｌｍｏ ｅ ｄ ｍｉ ｔｓ ｔａ ｔ ｎ ｉ ｅ ｒｓａ ｉ ｕ ｈ ｖ ｒ ａ ａｙ ｉ ａ ｎ ｙ ａ ａｙ ｉ ｈｅ ｓｒ ｕ ｅ ｕｃ ｏ ｅ ｆ ｎ ｍ ｎ ｄ ｏ ｎａｅ ａ
（ 总第 ４ ６期）
模 态 Ｐ ｓｏｅ 方 法 对 长 曲线 桥 的 分 析 研 究 ｕｈｖｒ
冷 鑫
（ 西安铁路职业技术学 院 陕西 西安 ７ ００ ） １６ ０
摘
要： 标准 Ｐ ｓｏｅ 方 法仅能较准确地 分析一阶振型起 主要作 用的结构 反应。 因此考虑 高阶振型 影响的模 态 ｕｈｖｒ
１ 引言
虽然 弹性 分 析 对 桥 梁 结 构 的动 力 反 应 提 供 了
范 围 内结构 反应 、 确定 结 构 薄 弱部 位 以及 失效 机制 的被广泛使 用 的工 具 Ｊ 。然 而 ， 种 方法 的假设 仅 这
限于计 算 一 阶振 型 起 主 要 作 用 的 结 构 反应 。研 究 人员 扩展 了 Ｓ Ａ 方 法 的功 能 以考 虑 高 阶振 型 的影 Ｐ 响 ， 到 的结 果 与非线 性时程 分析 （ Ｌ—Ｔ Ａ） 使得 Ｎ Ｈ 的 结果 尽 可 能 接 近 。２ ０ ０ ２年 ， ｈ ｒａ和 Ｇ ｅ 提 出 了 Ｃ ｏｐ ｏｌ
Ｐ ｓｏｅ 方法弓起 了人们 的关注， ｕｈｖｒ ｌ 而这一 方法的研 究主要关 注的是建筑结构 ， 其对桥 粱结构 的应 用研 究是非常有 限
的 。采 用模 态 Ｐ ｓｏｅ 方 法计 算 一 座桥 梁 结 构 的反 应 ， ｕｈｖｒ 并与 标 准 Ｐ ｓｏｅ 方 法及 时程 分 析 方 法 的计 算 结 果 进 行 比 ｕｈｖｒ
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｏ ａ ｓ ｏ ｅ ａ ｙ ｉ ｔ ｄ ｆＭ ｄ ｌＰｕ ｈ ｖ ｒ Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｎ ｒ ａ ｕ ｅ Ｂｒｄ ｅ Ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｎ Ｌｏ ｇ Ｃｕ ｖ ｔ ｒ ｉ ｇ ｔ ｕ ｔ ｒ ｓ
Ｌｎ ｎ ｅ ｇ Ｘｉ
（ ｉｎＲ ｉ ａ ｏａ ｏａ ＆ Ｔ ｃｎｃ ｓｔｔ） Ｘ ｈ ａｗ ｙＶ ｃｔ ｎｌ ｅｈｉａ Ｉ ｔｕ ｌ ｉ ｌ ｎｉ ｅ
较， 结果表 明模 态 Ｐ ｓｏｅ 分析对桥 梁结构有较好的适 用性和发展 潜力， ｕｈｖｒ 同时， 讨论这一方法 需要 改进 的不足。
关键 词 ： 梁结 构 ； 震 设 计 ； 态 Ｐ ｓｏｅ 分 析 桥 抗 模 ｕｈｖｒ
中图分类号：２ ｕ４
文献标识码： Ａ
文 章编号 ：４ ４ ９ ０ ２一（ ０ １ Ｏ ２ １ ）２—０ ０ ０ ８—０ ３