大跨度桥梁的抗震分析与地震动输入
基于IDA大跨桥梁地震易损性分析
基于IDA大跨桥梁地震易损性分析一、内容概括本文基于IDA(Integrated Dam Analysis)大跨桥梁地震易损性分析方法，对某大型跨海大桥进行了抗震性能评估。
首先文章介绍了大跨桥梁在地震作用下的动力响应特性，以及IDA方法的基本原理和应用范围。
接着通过对大桥的结构布局、材料性能、施工工艺等方面的详细分析，揭示了其在地震作用下的潜在风险。
在此基础上，文章提出了针对性的抗震加固措施，以提高大桥的抗震性能。
通过对比不同加固方案的计算结果，验证了所提措施的有效性和可行性。
本文的研究对于指导类似工程的抗震设计和加固具有重要的参考价值。
1.1 研究背景和意义随着全球经济的快速发展，大跨桥梁在交通运输、城市建设和基础设施建设等方面发挥着越来越重要的作用。
然而大跨桥梁在地震等自然灾害中具有较高的易损性，这不仅会给人们的生命财产安全带来严重威胁，还会对社会经济发展产生不利影响。
因此研究大跨桥梁的地震易损性分析具有重要的理论和实践意义。
近年来随着地震监测技术的不断进步，地震易损性评估方法得到了广泛的关注和研究。
其中基于结构动力学的地震易损性分析方法是一种有效的评估方法，它通过对结构动力响应进行分析，揭示结构的抗震性能和易损性。
而IDA(Integrated Dynamic Analysis)大跨桥梁地震易损性分析方法作为一种先进的结构动力学分析方法，已经在国内外得到了广泛应用。
IDA方法是一种多物理场耦合分析方法，它将结构动力学、结构振动与结构损伤等多种因素综合考虑，能够更全面地评估结构的抗震性能和易损性。
与传统的地震易损性分析方法相比，IDA方法具有更高的准确性和可靠性，能够为大跨桥梁的设计、施工和维护提供有力的理论支持。
因此本文旨在研究基于IDA大跨桥梁地震易损性分析方法，探讨其在实际工程中的应用价值。
通过对IDA方法的理论原理、计算模型和实现技术等方面的深入研究，为大跨桥梁的抗震设计提供科学依据，降低地震灾害对人类社会的影响。
基于大跨度结构理论的桥梁抗震设计研究
量 ，其功率谱矩阵仍可 以按式 （ ）和式 （ ）计算 。 ４ ５ 对于有 Ⅳ 个 支座 的结构 ，用 向量 和 分别表示结构的主位 移和从位
移 ，下标 和 分 别表示主 自由度和从 自由 度 在相对于地心静止的坐
标系下有：
＝ ＋’ ｊｆ （） ８
向量 Ｙ和 Ｙ 分别表示拟静位移和动态相 对位移 。它们满足下列方程 ： ，
ｓ（ ｎ 也为已知 ，烈， ） 是给定的慢变调 制函数 构造虚拟激励：
／ ＝ｇ， ㈣ （） 所 以 运 动方 程 为 ： （） ：
Ｍ ＋ Ｋ Ｐ （４ ｃｅ ｃ ＋ ｙ ｇ Ｓ （） Ｏ ｏ
ｒ
设ｙ ｃ ｔ与ｚ靓ｒ （， ｏ） （ ） 是任意两种响应 向量 可 以先应用 Ｎ ￣ ｎｒ、Ｗｉｏ － ｅａａ ｋ ｌｎ ｓ ０ 等方法 以 为参数，求 出其随时间变化 的响应量。相应的功率矩阵可精
确地按照 以下等式计算：
Ｓ ＝ｙ （ ｙ鸭， ｔ ） ｆ） ４ ｆ
一
Ｓ （ ） ， 是考虑多点激励效应 的修正反应 谱； ∞ 、 ） ｔ ， 为一致激励振型
程中结构的反应 。随机时程分析法在这种背景下提 出， 它把结构视为随机
结构 ， 地震地面运动视 为非平 稳随机过程 ， 从而 改善 了时程分 析方法对确 定性输入地震波 的过分依赖。
组合方法的反应 谱； ｐ 是考虑多点激励效应修 正后 的第 ｉ 和第 ， 振型 的相
工 程 科 学
基于大跨度结构理论 的桥梁抗震设计研究
林 锋
５ ４ ） １３ ０ １ （ 中机 国 际工 程 设 计 研 究 院广 州分 院
【 要】 桥梁抗震 设计是一项系统工程 ， 摘 需要认真对待。在初步设计 阶段强化抗震体系设计， 确定合适的抗震设防标准和验算准则、 进行结构的总
桥梁抗震设计理论分析
桥梁抗震设计理论分析桥梁是连接两岸的重要交通工程，其在地震发生时承受地震力的作用。
桥梁的抗震设计至关重要。
本文将从桥梁抗震设计的理论基础、分析方法和设计要点三个方面进行详细分析。
一、桥梁抗震设计的理论基础1.1、地震力的作用地震是指地球内部发生的一种地质现象，俗称地震。
地震产生的地震波在地球内部传播，当地震波传播到地表时，会给建筑结构施加地震力。
地震力是地震波在地表上引起的结构振动力，是地震对建筑物产生影响的一种表现形式。
1.2、桥梁的地震响应桥梁在地震作用下会产生水平和垂直方向的动力响应。
水平方向的动力响应会引起桥梁的水平位移和扭转，而垂直方向的动力响应会引起桥梁的竖向变形。
桥梁在抗震设计中需要考虑水平和垂直方向上的地震力作用。
桥梁抗震设计的目标是在地震发生时，保证桥梁的结构安全性和功能完整性，尽可能减小地震对桥梁的损害。
2.1、静力分析静力分析是桥梁抗震设计过程中最基本的分析方法，它通过分析桥梁受力情况，确定桥梁的内力和位移。
静力分析可以为后续的动力分析提供参考依据。
地震响应谱是描述地震波地面运动与结构物动态反应关系的一种图表，通过地震响应谱分析可以确定桥梁在地震作用下的最大位移、最大加速度等参数，为桥梁的抗震设计提供精确的数值分析结果。
时程分析是通过数值模拟地震波在结构物上的作用过程，对桥梁在地震作用下的动力响应进行详细分析。
时程分析可以模拟地震波的实际运动特性，对于具有复杂结构和受力情况的桥梁来说，时程分析的结果更为准确。
2.4、模拟地震动在进行桥梁抗震设计时，需要使用合适的地震动记录，通过模拟地震动对桥梁进行地震响应分析。
模拟地震动的方法包括振动台试验和数值模拟两种，可以通过这两种方法获得桥梁在地震作用下的动力响应结果。
3.1、合理的结构设计桥梁的结构设计应考虑地震作用下的受力情况，采用合理的结构形式和截面尺寸，提高桥梁的抗震性能。
3.2、良好的材料选择桥梁抗震设计中应选用具有良好抗震性能的建筑材料，如高强度钢材、抗震混凝土等，以提高桥梁的抗震能力。
大跨度桥梁地震响应的主要影响因素分析
Ｑ：
Ｓｃｉ ｅｎｃｅ ｅｎ Ｔｅｃｈｎ ０ｇｙ ｎｎ ｄ Ｏ１ Ｉ ｏｖａｔｏｎ ｉ Ｈｅｒ ｌ ａｄ
建 筑 科 学
大 跨 度 桥 梁 地 震 响 应 的 主要 影 响 因 素 分析
王鸯 王琳 （． １ 杭州市 交通规 划设计研 究院 浙 江杭州 ３ ０ ０ ２ 杭 州市高速公 路 管理局 浙 江杭 州 １ ０ ； ． ０ ３ ０ ０ １ ０ ） ０ 摘 要 ： 文介 绍 了影响 大跨 度桥 栗地 震 响应 的主要 因素 ， 本 就地 震 动输 入 、 线性 因素 ． 非 阻尼 问题 、 地基 与结 构 的相互作 用进 行 了详细
互作 用等 。
２影响大跨度桥梁地震 响应 的主要因素
２ １ 震 动输 入 ．地 合 理 地 确 定 地 震 输 入 模 式 是 对 结 构 进 行 地 震 反应 分 析 的 前 提 和 基 础 ， 构 的 地 结 震 反 应 除 和 结 构 的 动 力特 性 、 形 能 力 等 变
有 关 外 ， 和 地 震 动 的 特 性 密切 相 关 。 还 时 程 分 析 采 用 的 地 震 动 输 入 ， 般 假 一 定 各 支 承 点 的 地 面 运 动 是 相 同的 ， 考 虑 只 它 们 随 时 间 的 变 化 ， 于 空 间 尺 寸 较 小 的 对 构 筑 物 是 可 以 接 受 的 ， 对 于 大 跨 度桥 梁 、 而
核 电站 、 道 等 ， 于地 震波传 播 的空 间 隧 由 性 ， 表 各 点 接 收 到 的 地 震 波 是 经 由不 同 地 的路 径 、 同 的地 形 地 质 条 件 而 到 达 的 ， 不 因 而 反 映 到地 表 的 振 动 必 然 存 在 差 异 。 种 这
差 异 主 要 是 由 三种 因素 造 成 的 ： 波 效 应 、 行 相干效应和场地 效应。 国 内外 许 多学 者 对 大 跨 度 桥 梁 多 点 激 振 和 行 波 效 应 问 题 进 行 了 分 析 研 究 。 国 美 的 Ａｂ ｅ—Ｇｈ ｆａ Ｍ ． ［ ｚ ． 多 ｄｌ ａ ｒ Ａ． ￣１ ｍｙ Ａ Ｓ． Ｎａ 年 来 采 用 实 际 的 地 震 记 录 ， 跨 度 不 同 的 对 两 个斜 拉 桥 模 型 的 多 点 激 振 和 行 波 效 应 的 影 响 进 行 了详 细 的 比较 分析 ， 果 表 明 ： 结 对 于大 跨 度 斜 拉 桥 ， 略 各 支 承 点 的 不 同运 忽 动 会 影 响 结 构 地 震 反 应 值 。Ａ ． ． Ａ Ｄ ｍａ ｏ ／ 等对 三座 欧洲 大跨 度 箱梁 悬索 ｕ ｎ ｇｕ 桥， 即Ｈｕ ｅ ， ｇ ｚｃ ｍｂ ｒ Ｂｏ ａ ｉｉ和 Ｆ ｔｈ 大桥 进 ａｉ
地震行波输入下大跨度斜拉桥耗能减震措施
第 ４期 （ 总第 １ ４期 ） ３
２ ８年 ８ 月 Ｏ０
中 跋ｚ 圄千
ＣＨ Ｉ ＮＡ ｕＮＩ ＰＡＬ ＥＮＧＩ Ｍ ＣＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｎｏ４ （ ｅ ｉｌ ３ ． Ｓ ｒ １４） ａ Ｎｏ
Ａ ｇ ２０ ｕ ．０ ８
塔 采 用 空 间梁 单 元 模 拟 ．斜 拉 索 采 用 空 间杆 单 元 模 拟 ．每束 斜 拉索 作 为一 个杆 单元 ．支座 采用 自由度耦 合 的 方 式 模 拟 。 全 桥 共 １ ２个 单 元 ，１ ２个 结 点 ， ６ ６
５ ２个 自由度 该 大跨 度 斜 拉 桥 的有 限元 模 型 如 图 １ ３
会 和经 济 意义 大 跨 度斜 拉 桥 基 本 承载 构 件 由主 梁 、 桥塔 和拉 索三 部分 组成 ，按力 学 性能 可 以分 为漂 浮体
系 、支 承体 系 、塔梁 固接 体 系 和 刚构 体 系ｒ １ ｌ 浮 体 。飘
系 为墩塔 固接 、塔 梁 分离 ，主梁 除在 边跨 有 辅助 墩 支
励 。然而 对于 大跨 度斜 拉 桥 ．其 各支 承之 间 的距离 通 常与 地震 波 的波 长具有 相 同的数 量级 ．甚 至超 过地 震
大跨 度桥 梁通 常是 交 通运 输 的枢 纽工 程 ，对 国民 经济 有着 重大 影 响 ．如果 在地 震 中一 旦遭 到破 坏 ．将 会造 成 巨大 的经 济损 失 。并 严重 影 响到 灾 区的抗 震救
波 的波 长 ．使 得大 跨度 斜 拉桥 的各 支 承激励 因地震 动
的空 间变化 而 不 同 因而 在大跨 度 斜拉 桥 的地震 响应 分 析 时 ．应该 考 虑多 点激 励 的影 Ｉ ［ １３ ￣１
３ 广 西 水利 电 力职 业技 术 学 院 ．广 西 南 宁 ５ ０ ２ ． ３ ０ ３）
考虑行波效应的大跨度桥梁抗震分析方法
大跨结构与普通结构相 比，在地 震作用 下要考虑地震地面变
化 的 空 间 变 化 效 应 （ｅ 行 波 效 应 、 分 相 干 效 应 和 局 部 场 地 ｒ： 部
Ｕｎ ｅ ｃｔ ｔｏ ｆＴｒ ｖ ｌ ｇＷ ａ ｅ ｄ ｒＥｘ ｉ ｉｎｏ ａ ｅｉ ｖ ｓ ａ ｎ
Ｌ１ Ｃｈｅ Ｕ ｎｇ— ａ ｇ ｇｎ （ ｂ ｉ ｎ ａ Ｊａ ｔｎ Ｂｕｅ ｕ， ｎ ａ ５ ０ ２， ｈｎ ） Ｈｅ ｅＨａ ｄ ｎ ｉｏｏ ｇ ｒａ Ｈａ ｄ ｎ０ ６ ０ Ｃ ｉａ
■ 刘承刚（ 河北邯郸市交通局 ， 河北 邯郸 ０ ６ ０ ） ５０ ２ 【 要】 摘 对大跨 结构的地震分析 方法做 了简要 的介绍和评述。
ｎ ｎ ｃ ｎ ｉｔｎ ｂ ￣ｉ ｉｇ ｅ ｐ ｎ ｅ ｈ ｒ ｎ ｎ ｃ ｌ ｄ ｍｍｙ ｏ － ｏ ｓ ｅ ｔ ｅ ｒ ｎ ｒ ｓ ｏ ｓ ｃ ａｔ ｓ ｒ ， ｏ － ａｍ ｕ
是一致 激励 法 。对 于跨 度 不 是很大 的 高层 建筑 或高
耸结构 来说，这 种输入 模 式与 实际情 况也较 为接 近 。
但 是 对 于跨 度 大 、 底 延 伸 长 的结 构 ， 震 发 生 时 ， 基 强 由于 受行波 效应 、 部分 相干 效应 、 部场 地 效应 的影 局 响 ，不 同支承 处地 震波 振 幅和 频 率成 分是 不相 同 的
ｆ １ ］
。
［ ｂ ｔ ｃ］ｔ ｔ ｄ ｃ ｓｈ ｉ ｃ ｎ ｌｓ ｍｅ ｏ ｓｏ ｌｎ ・ ａ Ａ ｓｒ ｔＩｉ ｒ ｕ ｅ ｔｅ ｅｓ ａ ａ ｉ ｔ ｄ ｆｒ ｇｓ ｎ ａ ｎｏ ｓ ｍｉ ｙｓ ｈ ｏ ｐ
大跨度结构地震响应研究
大跨度结构地震响应研究摘要:根据结构体型复杂、跨度大、各层结构体系不同的特点,本文结合呼和浩特东客运站通过对站房大跨度结构进行多维多点地震动响应分析,归纳行波效应下结构相应的特点,总结了行波效应对于结构动力性能的影响,为结构设计提供指导。
关键词:大跨结构多维地震多点输入根据建筑功能设计的要求,一系列形式多样、跨度规模大、体型体系复杂的结构越来越多,呼和浩特东客运站主站房结构各层结构体系不同,楼面结构为预应力梁与普通RC楼板结构,而屋盖结构为拱形钢梁和双层球网壳等结构体系的组合;结构体系和材料的不同使结构的阻尼比也不同等,给传统结构设计提出了挑战。
大跨空间结构得到了越来越多应用的同时,对其动力性能也提出了更高的要求。
由于地震波速度一般为每秒几百米至几千米,同时震源也可能不止一个点,而大跨空间结构的跨度较大,各支座间的距离较远,这样就容易导致结构各支座点的地震响应并不一致,存在着空间和时间上的差异。
因此,研究考虑地震动空间变化特性对大跨空间结构的影响具有重要的理论意义和工程应用价值。
1 工程概况呼和浩特东客运站房选址于呼和浩特市主城区东侧京包线上,该站由主站房和站台雨蓬组成,站台雨蓬与主站房之间设伸缩缝兼抗震缝分开。
站房平面尺寸大约为183.500m×315.366m,主要的柱网尺寸有:15.588m×27m、31.177m×27m、62.354×27m(屋面)。
主站房主要分为三层:地面层为出站厅、出站广场及配套设施、设备用房;结构如图1所示。
站房屋面为由切割球形形成曲面和斜面组成,屋盖不设缝。
主要标高分别为20m、21.8m、25.1m、27.8m、31.4m、33.4m和44.9m。
屋盖结构为直径81m的球面钢结构屋盖,中心有一直径12m的开口,沿屋盖径向按圆心角7.5°的间距设置腹板开洞的拱形钢梁,钢梁的上下翼缘为箱形截面,腹板为钢板。
沿环向在拱形钢梁之间布置钢管支撑(与钢梁刚接连接)且每隔圆心角60°另设置斜向支撑。
大跨度连续刚构桥的动力特性和地震反应分析
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｄｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ Ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ Ｒｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｏ ｆ Ｌｏ ｎ ｇ － ｓ ｐ ａ ｎ Ｃｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ Ｒｉ ｇ ｉ ｄ Ｆｒ ａ ｍｅ Ｂｒ ｉ ｄ ｇ ｅ
Ｔ ａ ｎ ｇ Ｘ ｉ ａ ｏ ｆ ａ ｎ ｇ ， Ｍａ Ｆ ｅ ｎ ｇ ｊ ｉ ｅ
大 跨度 连续 刚构桥 具有 受 力 明确 合 理 、 跨 越 能力 为钢 筋混 凝 土双薄 壁墩 ， 墩宽 ９ ． ５ Ｉ ｎ ， 薄 壁厚 度 为 ２ ｉ ｎ ，
强、 外 观优 美 等优 点 ， 伴 随着 我 国交 通事 业 的发 展 ， 已 主 墩采 用 承 台 配 ４排 共 １ ２根桩 径 ２ ． ５ ｎ 的钻孔 灌 注 ｉ
１ 工 程 概 况
图 １ 桥梁总体布置图（ １ １ ３ ）
模型 ， 对 该结 构 的动力 特性进 行 了计算 ， 采用 反应谱 法 ２ 计算 模型 与地震 输入 采 用 大 型 有 限元 程 序 建 立 连 续 刚 构 桥 的动 力计 空 间梁 单 元进 行 模 拟 ， 承 台 采用 质 量 单 元 ， 共 划 分 单 特 点进行 了分析研 究 ． 以期为类 似工程 提供相 应参考 。 算模型（ 见图 ２ ） 。 模 型 中主梁 、 薄壁墩 和桩基 础均采 用 某 大 跨 度 桥 梁 为 ３跨 预 应 力 混 凝 土变 截 面连 续 元 ３ ４ ０个 ， 主梁 变截 面线 形根 据 每个 截 面 的形 心轴 确 刚构 体 系 ． 跨径布置为 １ ０ ６ ｍ＋ ２ ０ ０ ｍ＋ １ ０ ６ Ｉ ｌ ｌ ， 采 用 单 定 。模 型边 界条 件 为边 跨端 支 座竖 向约 束 ， 主墩底 嵌
大跨度桥梁的抗震设计
1、概述大跨度桥梁与中等跨径相比，因结构的空间性与复杂性，地震反应比较复杂，高阶振型的影响比较明显。
目前大跨度桥梁的抗震设计还没有一个统一标准，国内规范没有对大跨度桥梁进行详细规定，抗震计算比较复杂。
本文主要介绍了京津城际某大跨预应力混凝土连续梁墩身、基础部分的抗震计算。
根据≤铁路工程抗震设计规范（修订）≥，运用midas有限元程序，采用反应谱分析方法计算地震力，以便为抗震设计提供依据。
本桥桥面系为无碴桥面预应力混凝土连续箱梁，其横截面为单箱单室截面，选取桥跨（40+64+40）m的预应力混凝土连续梁作为计算模型。
混凝土采用C50，梁底下缘按二次抛物线变化；采双线圆端型桥墩，3号墩为制动墩，边墩简支梁固定支座设在4号墩。
图1 全桥模型图2（a）边墩墩身尺寸图2（b）主墩墩身尺寸2、动态反应分析（一）有限元模型建立结构分析的第一步就是建立模型，模型建立的正确与否，简化的模型是否能反映结构真实的受力情况，直接影响计算结果的正确性。
本算例运用桥梁有限元计算软件Midas civil 建立全桥动力模型，模型中主梁、桥墩、承台均采用空间梁单元进行模拟，梁墩之间采用刚性连接释放约束模拟，承台底采用一般弹性支承模拟，将地基及桩基础对结构的作用简化成纵横向转动弹簧施加在承台底，平动刚度以刚性考虑。
转动弹簧计算参数列表表1 转动弹簧计算参数（）计算模型图3 计算模型㈡抗震验算荷载的选取连续梁全联质量和桥墩、承台质量通过定义结构自重向X、Y,Z方向转化。
边跨简支梁质量，采用施加集中质量单元实现，纵桥向集中施加在4墩墩顶，质量大小为一跨简支梁的质量和二期恒载质量之和；横桥向施加在两边墩墩顶，质量取一跨简支梁的质量和二期恒载质量之和的一半。
全梁二期恒载184KN/m。
活载取ZK列车活载进行验算，根据≤铁路工程抗震设计规范（修订）≥要求，对于Ⅰ、Ⅱ 级铁路，应分别按有车、无车进行计算，当桥上有车时，顺桥向不计活载引起的地震力，横桥向只计50%活荷载引起的地震力，作用点在轨顶以上2m处。
大跨度桥梁结构有限元抗震分析的多点输入法
土连 续粱 在设计 时 ， 用 合理 的布跨和布 束方 式 ． 采 根 据 上 述 分 析 ． 垒 可 避 免 这 一 不 足 完 另外 ， 于连续 梁是 等跨布 置的 ， 使得 桥 Ｆ 由 也 墩 柱 整 齐 排 列 ， 然 有 序 井
作 量 ． 工 图 中 钢 束 种 类 也 繁 多 。 合 张 拉 的 难 度 施 综 与次数 ， 束为主 、 束为辅 ” 长 短 的设 计 方 法 很 好 地
体现 了施工 简易之处 。 ２ ５ 粱 体 外 观 ．
３ 结 论
通 过 以 上 预 应 力 损 失 、 预 矩 、 术 指 标 与 经 总 技
对 结 构 抗 震 分 析 的 研 究 也 日趋 深 人 。 今天 ， 震 到 地 地 面 运 动 的 输 人 方 式 及 其 相 应 的 分 析 方 法 已 成 为
结 构 抗 震 分 析 的 关 键 课 题 之 一 ， 且 愈 来 愈 受 到 并 人 们的关注 。 对于 地 震地 面 运动 的辅 人方 式 ， 目前 各 国 工 程 界采用 的仍然 是 基底 均 匀输 人 的简单 模 型 ， 其 分 析 方 法 也 基 本 趋 于 完 善 。 在 这 种 简 单 的 模 型 当 中 ， 震 波 由基 底 输 人 ， 为 结 构 基 础 部 位 地 震 动 地 认 的 幅 值 和 相 位 都 相 同 但 是 对 于 一 些 大 跨 度 桥 梁 结 构 ， 底 延 伸 很 长 ， 点 高 差 较 大 ． 用 均 匀 输 基 各 采 人 模 型 并 不 符 合 实 际 情 况 其 一 ， 于地 震 波 以 有 由 限 波 速 传 播 引 起 行 波 效 应 ． 得 结 构 基 础 部 位 地 使 面 各 点 的 振 动 幅 值 和 相 位 并 不 相 同 。 由 地 震 动 密
桥梁抗震设计理论分析
桥梁抗震设计理论分析一、桥梁抗震设计的基本原理1. 地震的特点地震是由地壳运动引起的地表震动现象，其特点是瞬间发生、剧烈震动和长时间持续。
地震震级的大小可以通过地震矩表征，地震矩的大小取决于地震破裂面积、断层滑动距离和地壳岩石的弹性模量等因素。
对于桥梁结构来说，地震荷载是一个重要的设计参数，需要根据地震的概率和强度进行考虑。
2. 桥梁结构的受力机理桥梁结构在地震作用下将受到水平和垂直方向上的地震力作用，水平向地震力是最主要的，其大小取决于桥梁结构的质量、减震设备、地震波传播路径等因素。
在地震作用下，桥梁结构可能发生屈曲、剪切、扭转和弯曲等受力情况，因此需要设计合理的结构形式和受力构造，以保证桥梁在地震作用下的稳定性和安全性。
根据地震的特点和桥梁结构的受力机理，抗震设计的基本原则可以总结为：采用合理的结构形式和受力构造、提高结构的抗震性能、加强连接部件的抗震能力、减少结构的柔度和加强刚度、采用适当的减震和隔震措施、提高结构的延性和可修复性等。
1. 地震动力分析地震动力分析是桥梁抗震设计的基础，其目的是确定桥梁结构在地震作用下的动力响应，包括结构的位移、加速度、速度和应力等。
常用的地震动力分析方法包括响应谱分析、时程分析和频域分析等。
响应谱分析是一种简化的地震动力分析方法，通过地震响应谱和结构的动力特性进行结构响应的计算；时程分析是一种基于地震波时程的详细动力分析方法，可以考虑结构的非线性性和耗能能力；频域分析是一种将结构的动力响应转化为频域参数的方法，可以提供结构在不同频率下的响应情况。
2. 结构抗震评定结构抗震评定是指在地震动力分析的基础上，对桥梁结构的抗震性能进行评估和检验。
包括确定结构的抗震性能等级、评定结构的抗震能力、验证结构的受力状态和稳定性等。
结构抗震评定的方法包括弹性分析、弹塑性分析和时程分析等，其中弹塑性分析是一种考虑结构的非线性行为和耗能能力的方法，可以提供结构在地震作用下的塑性变形和破坏状态。
多点激励下大跨刚构桥的地震响应分析
ｌ ｌ ｛ 哪＋ ｌ （ １ ｛ ＋ ｆ 叫｛ 砷＝ ｛ （ ， ） ）
利 用振 型 正 交 条件 ， 将 多点 地 震动 输 入
协 ｌ ： 【 Ｊ ， 】 ｛ ． ｝ ． 为 １ 瓣ｔ Ｉ Ｕ Ｉ ＇ Ｉ Ｋ ￣Ｆ 义 Ｊ 羹 鬣 －
在 初 始 值 为 零 的 情 况 下 ，利 用 Ｄ ｕ ｈ ａ ｍｅ ｌ 积 分可得 到上 式 的 解为 ：
Ｑ：
工 程 技 术
Ｓｃｉ ｅ ｎｃｅ ａ ｎｄ Ｔｅｃｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇｙ Ｉ ｎｎ ｏｖａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｈｅｒ ａ ｌ ｄ
多点 激励 下 大跨 刚构桥 的 地震 响 应 分析
杨晓林 （ 青海大学土木 工程学院 青海西 宁 ８ １ ０ ０ １ ６ ）
摘 要ห้องสมุดไป่ตู้： 谈文基于多 点地 震动输入下的结构的动力反应方程 ， 采 用有限单元法分析 了 某大跨度刚构桥在多点激 励下地震反应 。 分析 中考虑 了 一 致激励 ， 不同 波 速下的多 点激 励等地震激 励方式 。 计算结果 表明， 刚构桥对多 点激励较 为 敏感， 波速增加 时内力 及位移幅值趋 近于一致 激励的
２ 自振 特性 分 析
采用时 程分析法 ， 对 连 续 刚 构 桥 进 行
一
致 地 震 动 激 励 与多点 输 入 激 励 的 对 比分
ｌ ；２
３ ｉ
析。 该 桥 为 三 跨 预 应 力 混 凝 土 连 续 刚 构 公
图２控制截 面位 置示意图
（ 下转 １ １ １ 页）
图３波 速递增时的弯矩 图
安装 弹 簧 、 橡胶 软木等， 在 进 行密 闭 通 风 除
尘 的 同时 ， 采 用 厂房 隔音 材 料 作 吸声 处 理 。 （ ３ ） 废 石 处理
桥梁结构的地震响应分析与设计
桥梁结构的地震响应分析与设计地震是自然界中一种常见的灾害，对建筑物和桥梁结构造成严重破坏的能力不可小觑。
在桥梁结构的设计和建设中，地震响应分析与设计是确保桥梁在地震中具备合适抗震能力的关键步骤。
本文将介绍桥梁结构的地震响应分析与设计的基本原理和方法。
1. 地震对桥梁结构的作用桥梁结构在地震中受到两个主要作用：地震激励和地震反应。
地震激励指的是地震震级和地震波对桥梁结构的作用力，地震反应则是指桥梁结构对地震激励的响应。
2. 地震响应分析方法地震响应分析是通过数值模拟的方法，模拟桥梁结构在地震中的动力响应。
常用的地震响应分析方法包括等效静力法、模态叠加法和时程分析法。
等效静力法适用于简单桥梁结构，模态叠加法适用于中等复杂度的桥梁结构，而时程分析法适用于较为复杂的桥梁结构。
3. 设计地震动参数设计地震动参数是进行地震响应分析与设计中的关键参数，通常包括设计地震加速度、周期、阻尼比等。
这些参数需要根据地震区域和结构特性进行合理选择。
4. 桥梁结构的抗震设计抗震设计是指根据地震响应分析的结果，对桥梁结构进行合理的结构抗震设计，确保其在地震中的安全性能。
抗震设计的具体内容包括选择合适的结构形式、确定截面尺寸和材料强度、设计抗震支座等。
5. 结构减震措施除了传统的抗震设计方法外，还可以采用结构减震措施来提高桥梁结构的抗震能力。
常见的结构减震措施包括增加阻尼器、设置减震支座、采用橡胶支座等。
6. 桥梁结构的监测与评估在桥梁结构的使用过程中，地震响应分析与设计的有效性需要进行监测和评估。
通过定期的结构健康监测和评估，可以及时发现并修复潜在的结构问题，确保桥梁结构的长期安全性能。
总结：地震响应分析与设计是确保桥梁结构在地震中具备合适抗震能力的重要步骤。
通过合理选择分析方法、设计地震动参数和采用适当的抗震设计方法，可以有效提高桥梁结构的抗震能力。
此外，结构减震措施和监测评估也是确保桥梁结构长期安全性能的重要手段。
在桥梁结构的设计与建设中，地震响应分析与设计应被高度重视，以确保桥梁结构在地震中的安全可靠性。
大跨度斜拉桥的抗震性能探析
大跨度斜拉桥的抗震性能探析凭借着建筑高度低、结构重量轻等优势，大跨度斜拉桥在城市及公路桥梁工程中广泛应用，承担着重要 交通枢纽的作用。
然而其也存在一定的缺陷，如结构的抗震性能较差，在地震作用下破坏现象较为严 重。
因此，应当重视大跨度斜拉桥的抗震性能的研究。
及抗震能力分析，并在抗震性能研究成果的基础上,某大跨度斜拉桥的立面图。
作为道路交通网的重要枢纽，大跨度斜拉桥桥梁阻尼较低，在地震作用下容易产生支座移位和滑脱等现象，会导致更为严重的次生灾害。
因此，应当注重大跨度斜拉桥的抗震性能的研究，在了解其抗震性能的基础上进行抗震加固。
如图所示，以大跨度公铁两用钢桁梁斜拉桥为工程项目背景进行有限元建模，对其进行动力特性分析以提出了部分减震控制方案。
该大跨度斜拉桥跨径为1078m,共布置17对斜拉索，整体为上下双层的桥面形式。
基于此，利用SAP2000有限元软件对该斜拉桥进行仿真建模，并采用采用多重Ritz 向量法得出了该大跨度斜拉桥的动力特性分析数据。
比如说，在第 —阶数时，斜拉桥的自振频率、自振周期分别为0.0813 f/Hz, 12.3001 T/s,振型为体系纵飘，第八阶振 型中岀现模型主梁扭转，第二、第三阶振型中分别出现一阶对称侧弯、一阶对称竖弯，在第十阶数时， 斜拉桥的自振频率、自振周期分别为0.7054 f/Hz 、1.4176T/S,处于一阶对称扭转的状态。
通过大跨度斜 拉桥的动力分析可得，地震对主塔的影响比较明显，且振型特征符合结构特点，证明所选模型可适用大 跨度斜拉桥地震响应分析。
考虑桩-土作用的大跨度斜拉桥有限元计算模型。
该工程项目用SAP2000进行有限元分析，将Landers 地震波作为实验地震波，将顺桥向地震动下、横桥向地震动下、竖向地震动下、二维地震动下作为实验条件，对大跨度斜拉桥进行了地震响应分析。
比如在顺桥向地震动下，顺桥方向上位移梁端最大值与最小值产生时间分别出现在地震之后的30s 以及21.s,数值分别为0.16m 与-0.17m,弯矩主梁跨中最大值与最小值产生时间分别出现在地震以后的20s与22s,数值分别为111300k N-m 与108700k N-m,位移塔顶最大值与最小值产生时间分别出现在地震以后的20s与22s,数值为0,22m 与-0.23m 。
大跨度桥梁结构地震反应分析的研究进展
目前 的多点激 振效应 分析都 构体 系的动力 相互 作用 以及结 构 的非线 性性 能研 究具 有更 重要 响 的假定 。所 以从严格意义上来 讲 ， 仍局 限于线 弹性 分析或准非线 性分析 。 的现 实 意 义 。
１ 地 震动 的 多点激 振效 应
２ 桥 梁地 震 反应 分析 方 法
第３ ４卷 第 ３ １期
２ ００ ８年 １ １月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸ Ｉ ＡＲＣＨ Ｉ ＴＥ ｒ ＲＥ Ｕ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ． １３ ３１
Ｎ ｖ ２ ０ ｏ ． ０８
・３ ７ ・ ２
文章 编 号 ：０ ９６２ （０８）１０ ２ —２ １０ ８ ５２ ０ ３ —３ ７０
多点输入时的动力平衡微分 方程 及求解方 法 ， 过所谓 的影 响矩 通
土 与结构相互 作用 的研 究经历 了基 本理论 准备 阶段 、 计算 方 阵［ 实现 了地震 波的多点输入 算法 。其 思路是 ： 尺］ 首先在惯 性参 法研究 阶段 和深 化阶 段 ， 发展 至今 成 为研究 的 活跃 领域 。但 是 ， 照系 中建立结构体系整 体 的动力 平衡 方程 并表 达为 支承节 点 和 土体 的复杂性 、 离散 性 给该 领域 的研究 带来 很 大 的困难 ， 制约 了 可动节点分块矩 阵 的形 式 ， 然后 将结 构 的位移 、 速度 和加速 度反 研究成果在 工程 中的应用 。土与 结构 的相互 作用 可 能放大 结构 应分解 为相对 动力项和拟静力项 ， 代入原 结构体 系整体 的动力平 响应 ， 产生不利影 响 ， 也可能降 低结构 响应 ， 就使该 问题 的研究 这 衡方程并 整理 ， 就可 以得 到关 于结构 中所 有 可动 自由度 、 虑多 具 有 双 重 意 义 ：） 构 在 遭 遇 地 震 时 的 安 全 性 ； ） 构 设 计 的 经 考 １结 ２结 点激振 的动力 平衡 方程 ， 中方程右端 项 出现 了以影响矩 阵 ［ 济 性 。 目前 土 与 结 构 相 互 作 用 的 分 析 方 法 主 要 有 直 接 法 、 结 构 其 ． Ｒ］ 子
悬索桥抗震综述
悬索桥抗震综述摘要：本文认为大跨度桥梁的抗震设计应分两个阶段：(1)在方案设计阶段进行抗震概念设计，选择一个较理想的抗震结构体系；(2)在初步或技术设计阶段进行延性抗震设计，并根据能力设计思想进行抗震能力验算，必要时要进行减隔震设计提高结构的抗震能力。
大跨度公路梁桥的地震反应分析：(1)结构非线性地震反应分析的理论研究；(2)地震波传播过程中的多点激振效应分析；(3)桩-土-结构-水体系相互作用分析。
关键词：桥梁抗震，概念设计，延性抗震设计，非线性分析，多点激振效应1. 桥梁抗震研究进展近二十余年来，全球发生了多次破坏极大的地震，如1989年美国Loma Prieta 地震，1994年美国Nothridge地震以及1995年日本阪神大地震等，而且损失一次比一次惨重。
几次大地震一再显示了桥梁工程遭到破坏的严重后果，也一再显示了对桥梁工程进行正确抗震设计的重要性。
大跨度桥梁是交通运输的枢纽工程，进行正确有效的抗震设计，确保其抗震安全性具有更加重要的意义。
2. 大跨度桥梁抗震设计实用方法“小震不坏，中震可修，大震不倒”的分类设防抗震设计思想已广为接受，也已被有些规范采用。
采用两水平的抗震设计方法(two-level design approach)，即要求结构在两个概率水平的地震作用下，分别达到两个不同的性能标准。
两水平的抗震设计方法不久将会被各国的抗震设计规范所采用。
能力设计思想要求在一座桥梁内部建立合理的强度级配，以保证地震破坏只发生在预定的部位，而且是可控制的。
具体来说，要选择理想的塑性铰位置并进行仔细的配筋设计以保证其延性抗震能力；而不利的塑性铰位置或破坏机制(脆性破坏) 则要通过提供足够的强度加以避免。
本文认为大跨度桥梁的抗震设计应分两个阶段进行：(1)在方案设计阶段进行抗震概念设计，选择一个较理想的抗震结构体系；(2)在初步或技术设计阶段进行延性抗震设计，并根据能力设计思想进行抗震能力验算，必要时要进行减隔震设计提高结构的抗震能力。
浅谈大跨度桥梁结构抗震分析
义。
量矩阵主对角元充大数 的方法实现的 ， 数学表达式 比较简单 ， 以得到精确的结果 ， 可 但在求解 中可能会 遇到一些困难 。而相对运动法把位移分成动力位移 和拟静力位移 ， 因此可以得到一些重要的附加信息， 即动力反应和拟静力反应 ， 有助于分析结构在多点 激励下的性能。此外 ， 求解 比较简单。因此， 相对运 动法 应 用较广 。
成震后救灾工作 的巨大 困难 ， 使次生灾害加重 。近
年来 ， 大跨度桥梁在高等级 公路 和铁路上 的应用越 来 越多 ， 而 ， 跨 度桥 梁 的地 震 响 应 比较 复杂 ． 然 大 相 应的抗震分析、 设计与评估 比较 困难， 因此开展大跨
度 桥梁 的地 震 响应 分 析 具 有 重 要 的 理 论 和 实 际意
和支承连接条件的非线性 。几何非线性问题是 由结 构的受力特点所导致 的， 结构材料的非线性性 质也
人才能对结构的地震响应进行合理的分析。
在地震过程 中， 地面的运动在时间和空间上一
会影响结构响应 ， 即材料非线性问题 。比如大跨 亦 度桥梁 中常用 的混凝土是一种非线性性质很强的材 料， 只要应力 超过 ０ ２～ ．Ｒ ， ． ０ ３ ａ 混凝土 的应力 一应
。
地震 灾害不 仅是 因其 巨大能量 造成 大量 地 面构
大跨度连续T梁桥抗震能力时程分析
大跨度连续T梁桥抗震能力时程分析摘要：利用midas建立银川兵沟黄河公路大桥4×40m连续t梁引桥的有限元模型，进行了桥梁抗震能力时程分析，结果表明，在e2地震作用下，桥墩墩底截面均已进入塑性状态，桥墩的抗剪强度和变形均可满足规范要求。
abstract： based on midas software， the fem of yinchuan binggou yellow river highway bridge was established. the analysis of seismic resistance capacity of 4×40m t-shaped continuous bridge was carried on with time history method. the results show that in the case of earthquake action e2，concrete at the bottom of each bridge pier enters into the plastic stage， and the bridge’s seismic performance can meet the code’s requirements.关键词：大跨度；连续t梁；抗震；时程；有限元模型key words： long-span；t-shaped continuous bridge；seismic resistance；time history method；fem中图分类号：u442.5 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）22-0117-021 工程概况宁夏银川兵沟黄河大桥及连接线工程起点接现贺兰山东路终点，向东跨越黄河，终点止于宁蒙省界。
大桥引桥总长1432m，其中典型跨径布置为4×40m的连续t梁桥。
基于地震动参数的大跨度桥梁抗震设计
基于地震动参数的大跨度桥梁抗震设计在地震多发地区，大跨度桥梁的抗震设计显得尤为重要。
地震作为一种极端自然载荷，会对桥梁结构产生严重的冲击力，如果建筑师和工程师没有采取适当的抗震设计措施，桥梁结构很可能会发生倒塌，导致巨大的人员伤亡和财产损失。
在进行大跨度桥梁抗震设计时，首要的工作是确定地震动参数。
通过对地震波进行详细的分析和研究，可以得出一系列的地震动参数，例如加速度、速度、位移等。
这些参数将成为我们进行抗震设计和结构计算的基础。
在确定地震动参数后，我们可以依据这些参数进行桥梁结构的强度和刚度设计。
强度设计是指在地震冲击下，桥梁结构能够承受住地震作用产生的力和扭矩。
刚度设计则是为了保证桥梁结构能够保持足够的刚度，不发生过大的变形和位移。
大跨度桥梁的抗震设计还需要考虑桥梁的固有周期和阻尼比。
固有周期是指桥梁结构在地震波作用下的振动周期，阻尼比则决定了桥梁结构在地震波作用下的能量耗散能力。
通过合理的固有周期和阻尼比的选择，可以有效地降低地震作用对桥梁结构的影响。
在抗震设计中，还需要采取一系列的加固措施。
例如，在桥墩的设计中，可以采用斜撑或者加强横向钢筋的方式来提高桥墩的抗震能力。
此外，还可以通过增加桥梁的破坏能量吸收能力，例如设置伸缩缝、滑动支座等措施来减少地震作用对桥梁结构的冲击。
需要特别强调的是，大跨度桥梁的抗震设计不是一种简单的线性设计，而是一个复杂的非线性分析和设计过程。
工程师需要利用先进的抗震分析方法和软件，进行系统性的荷载和结构的非线性动力分析。
只有通过准确的模拟和计算，才能够得出合理的结构设计方案。
在抗震设计过程中，还需要充分考虑桥梁结构的整体性能和韧性。
韧性是指结构在受到地震作用时，具有良好的变形和能量耗散能力。
通过合理的结构形式和材料选择，可以提高结构的韧性，降低地震作用对桥梁结构的破坏程度。
综上所述，基于地震动参数的大跨度桥梁抗震设计是一项复杂而又重要的工作。
通过合理选择地震动参数、进行强度和刚度设计、考虑固有周期和阻尼比、采取加固措施以及考虑结构整体性能和韧性，能够提高大跨度桥梁的抗震能力，保护人民的生命财产安全。
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文章编号š‘–—‘•’•—™ˆ’••‘‰•”•••“’••“大跨度桥梁的抗震分析与地震动输入陈星烨‘Œ余钱华’ˆ‘Ž湖南大学Œ湖南长沙”‘••˜’›’Ž长沙交通学院‰摘要š文中讨论了大跨度桥梁地震反应的发展与现状›对抗震分析的主要方法进行了简介Œ并就存在的问题作了探讨›同时Œ简述了地震波的输入问题Œ并提出了笔者的观点›最后Œ笔者就使用软件¡®³¹³应用于桥梁抗震分析谈了体会"关键词š大跨度桥梁›地震反应›抗震分析›地震波›软件¡®³¹³X1大跨度桥梁地震反应研究的发展与现状桥梁地震反应研究的目的是为桥梁抗震设计提供科学依据和有效手段"早期主要采用简化静力法Œ••年代后发展了动力法的反应谱理论Œ近’•年来对大跨度桥梁主要采用时程分析法"1Ž1静力法早在‘˜™™年Œ日本大房森吉提出静力法的概念"它假设结构物各个部分与地面同步运动"因而可把惯性力视作静力进行抗震计算"‘™•‘年Œ日本佐野倡导震度法Œ即根据静力法概念提出以结构的‘•…的重量作为水平地震荷载"静力法把地震加速度看作是结构地震破坏的单一因素有极大的局限性Œ由于静力法抹掉了结构的动力特性Œ同时也就无法反映地震波的频谱特性对结构动力反应的影响"只有当结构物的基本周期比地面运动卓越周期小很多Œ从而结构物在振动时变形很小并可被当作刚体时Œ静力法才能成立"若超出这个范围就不能适用"因此它符合传统的力学模式Œ但对大跨度桥梁的抗震分析而言Œ静力法完全不适用"1Ž2反应谱方法反应谱方法是动力分析的方法之一"目前在中小跨度的桥梁抗震设计中Œ广泛使用"它用于抗震设计主要包括两个基本的步骤š首先根据强震记录统计用于设计的地震反应谱›其次将结构振动方程进行振型分解Œ将物理位移用振型广义坐标表示Œ而广义坐标的最大值由前一步中的设计反应谱求得"最后Œ反应量的最大值可通过适当的方法将各振型反应最大值组合起来得到"该方法的优点是一旦设计反应谱确定后Œ反应谱法的计算工作量主要就集中在振型分解及其反应的组合工作上"用该法做地震响应分析时Œ须充分重视振型数量的取值"由于大跨度桥梁的自振频率在一个相当宽的频带内密布Œ而地震波一般都是宽带激励Œ因此在用反应谱方法做大跨度桥梁的分析时Œ所取的振型数必须足够Œ否则极有可能漏掉对局部反应有重大贡献的振型"例如Œ在安庆斜拉桥的抗震分析时Œ所取的振型数应为前“••阶Œ一般的作法是先取一定数量的振型试算Œ然后再增加振型数Œ进行结果比较Œ直到前后两次的结果比较接近为止"此外Œ由于规范给出的反应谱适用于周期小于或等于•Ó的结构Œ但大跨度桥梁尤其是大跨度斜拉桥!悬索桥的基本周期一般都超过了•ÓŒ因此在用反应谱方法分析大跨度桥梁时Œ必须研究长周期反应谱Œ正因如此Œ现在大跨度桥梁的抗震分析一般采用时程分析法"反应谱法的最大缺点是原则上只适用于线性结构体系Œ但结构在强烈地震中一般都要进入非线性状态Œ弹性反应谱法不能直接使用"为解决这个问题Œ有两种方法š一种是研究弹塑性反应谱Œ另一种是在5公路工程抗震设计规范6中通过一个综合影响系数考虑非线性因素"另外Œ地震反应谱失掉相位信息Œ经叠加得到的结构反应最大值是一个近似值Œ“’中外公路第’‘卷第”期’••‘年˜月收稿日期š’••‘••••‘’作者简介š陈星烨Œ男Œ长沙交通学院讲师Œ湖南大学在读硕士Ž尽管可能是一个很好的近似值"反应谱的各种叠加方案都有一定的局限性Œ不是任何情况下都能给出满意结果"因此Œ我国桥梁抗震设计规范只适用于跨径‘••Í以下的梁桥和拱桥Œ不适用用于大跨度斜拉桥与悬索桥的抗震设计"1Ž3时程分析法’•世纪–•年代后Œ大跨度桥梁多采用多自由度的结构有限元动力计算图式Œ把地震强迫振动的激振)))地震加速度时程直接输入Œ对结构进行地震时域分析"时域分析有三种可用的分析方法š¹时域内的逐步积分›º时域内的标准振型时程的叠加›»频域反应的计算变换到时域内叠加"因为对于一个特定的地震地面运动Œ线弹性时程分析得到的设计信息量很少Œ因此方法º和»在总体形式上因依赖于叠加原理而受到限制"逐步积分法包括好几种算法Œ主要有š有限差分法!线性加速度法!·ÉÌÓÏΕH法!®Å×ÍÁÒË法Œ前两种方法是条件稳定的Œ后两种方法是无条件稳定的Œ根据已有的研究结果条件稳定的算法Œ当新取的时间步长$t满足š$t[T n•P时就可以满足数值稳定性"式中T n表示对应于最高的振型周期"当结构的自由度较大时,T n值会很小Œ为了保证算法的稳定性时间步长就会变得非常小Œ从而导致计算量大大增加Œ因而条件稳定的算法只适宜用来求解小规模结构的动力响应"隐式积分法是一种无条件稳定的积分格式Œ所以可不必为选取积分步长而烦恼Œ虽然如此Œ在选取时间步长时也应考虑到求解的精度问题Œ时间步长不宜取得太大"对于非线性时程分析Œ荷载和反应均可以用一系列的时间间隔$t来划分Œ在每一个时段Œ系统是线性的或按线性来计算"系统的特性采用时段开始时刻的特性Œ并且需要调整时间步长结束时的系统特性以反映新的应力或应变状态Œ形成新的切线刚度矩阵用于下一个时间步长"非线性时程分析的准确与否关键在于构件非线性模拟的正确与否Œ·ÉÌ2ÓÏΕH法和®Å×ÍÁÒË法均可用于结构的非线性时程动力分析Œ这两种算法也是当今大跨度桥梁结构时程分析的常用算法"2关于地震波的输入目前常用的大跨度结构的地震反应分析方法有多种Œ有确定性的也有非确定性的Œ确定性和非确定性的结构地震反应分析又都可以分为时域分析方法和频域分析方法及相应的简化方法Œ另外还有一些近似分析方法"不同的分析方法其地震波输入也各有差异"2Ž1时域分析中的地震波输入大跨度桥梁结构地震反应分析时域方法中比较有代表性的是对结构方程直接进行时程反应分析计算的直接积分法Œ该方法是一种确定性的动力分析方法Œ应用这一种方法可以比较精确地描述结构在动力荷载作用下的整个响应历程"地震输入可采用一致激励和多点激励模式Œ适用于各类桥梁线性和非线性的地震反应分析Œ当大跨度桥梁结构的跨度与地震波的波长处于相同数量级时Œ应考虑地震输入时间和空间的变异性Œ为了能够比较合理地预测未来地震作用下桥梁结构的地震反应Œ在选择输入地震波时Œ目前常采用以下方法š一种是类比地震波方法Œ选择与所建桥梁场址具有类似的地质环境Œ相近震级ˆ一般采用相同地震加速度峰值‰条件下的地震记录作为输入地震波"一般需选择若干条这样的地震波Œ分别作时程分析Œ根据计算结果Œ综合评定桥梁结构的抗震性能"另一种更为科学地确定输入地震波的方法是基于场址地震危险性分析的人工地震波方法"对于重大桥梁工程Œ常常需要同时选择类比地震波和人工地震波Œ以使对桥梁结构抗震性能的评价建立在更为合理!可靠的基础上"2Ž2频域分析中的地震波输入频域内的确定性分析方法是建立在¦ÏÕÒÉÅÒ变换计算基础上的Œ地震动输入方式既可以是一致的震动输入Œ也可以是多点地震动输入"这一方法的优越性在于可以比较清楚地了解结构自振特性和地震波中频谱分布特性对结构地震反应的影响Œ但这一方法只能适用于线性问题"此外Œ在频域分析时应特别注意一个问题Œ由于地震荷载本身不是一种周期荷载Œ而且通常假定在t••时刻地震波作用于体系的支承处,此时体系处于静止状态,为了使地震荷载成为一种广义的周期荷载,也为了满足每个周期开始时刻的初始条件,应在地震波总持时上加一段加速度等于零的激励,即地震波总持时Td•T动‹T静,T静的具体取值应通过试算与时程分析的结果对比确定"若已知地面各点的功率谱和互动率谱时Œ即可用频域分析方法根据广义力与各输入点的加速度的关系Œ求得广义力的功率谱及互动率谱Œ然后求得结构反应Œ但此法求得的只是结构地震反应的方差Œ而““”期大跨度桥梁的抗震分析与地震动输入非最大值Œ因此有时可能同采用动力时程反应分析方法得出的结果有较大的差别"2Ž3工程常用近似分析的地震波输入采用频域方法或时域方法进行结构地震反应分析时Œ尽管它们的分析结果通常情况下比较精确Œ但对各种参数的确定比较复杂Œ计算工作量比较大Œ所以在具体的结构抗震设计时Œ常用一些近似方法进行分析Œ目前比较常用的是现行结构工程抗震规范所普遍采用的结构地震反应分析的反应谱方法"从地震输入的角度来说Œ现行结构抗震规范所采用的反应谱方法的地震输入是一致输入Œ且一般只能进行线性结构分析其最大周期不超过•ÓŒ因此基本上只适用于地震输入时空变化比较小的中!小跨度桥梁的地震反应分析Œ对于大跨度桥梁Œ由于地震输入有时间和空间的变异和结构反应有比较大的非线性效应Œ因此Œ近年来在大跨度桥梁结构比较精确的抗震分析中反应谱方法已很少使用Œ一般只在结构初步设计中使用"如何确定指定桥址处的地震波输入Ÿ笔者认为地震波的输入应根据桥址处地震安全性评价工作的结果Œ再采用类比地震波方法Œ选择与所建桥梁场址具有类似的地质环境Œ相近震级ˆ一般采用相同地震加速度峰值‰条件下的地震记录作为输入地震波"通常需选择若干条这样的地震波Œ分别作时程分析Œ根据计算结果Œ综合评定桥梁结构的抗震性能"3软件ANSYS在桥梁抗震中的应用¡®³¹³软件是融结构!热!流体!电磁!声学于一体的大型通用有限元分析软件Œ可广泛用于结构工程!能源!生物医学!机械制造及科学研究"笔者曾使用¡®³¹³软件对岳阳洞庭湖大桥!肇庆西江大桥等进行了抗震分析"下面就使用¡®³¹³对桥梁的抗震分析作一简介"首先Œ利用¡®³¹³的图形界面绘出岳阳洞庭湖大桥的有限元图形Œ定义单元Œ输入材料特性Œ输入截面特性等建立岳阳洞庭湖大桥的有限元模型›此过程称为建模"模型建立的正确与否直接关系到结构的动力特性及动力响应是否正确Œ所以这一步是关键Œ其中各项工作必须认真!仔细Œ对于单元的选择应能反映结构的实际Œ而且能够体现结构的主要性能"其次Œ给结构加上适当约束Œ利用¡®³¹³的模态分析模块对所建立的模型进行结构模态分析›通过模态分析模块的计算Œ可知道所建模型的动力特性Œ如自振频率!各阶振型等Œ通过振型的动画播放Œ可以很清楚地看到结构的各阶振型Œ这一方面揭示了结构的动力特性Œ另一方面也可以用来检验所建模型是否正确"最后Œ利用¡®³¹³提供的谱分析模块和瞬态动力学分析模块可分别对中小桥和大跨度桥进行地震响应分析›把地震加速度反应谱及地震加速度时程作为激励输入结构基础Œ由¡®³¹³提供的计算模块便可求得"再利用¡®³¹³的后处理模块便可取出所需的计算结果Œ计算结果可以表格形式给出Œ有些还可以曲线图形形式给出"总之Œ¡®³¹³的功能非常强大Œ结构的各种常规动力分析利用它即可完成"而且Œ其前后处理功能也非常好"但是Œ对于一些特殊问题Œ如大跨度桥梁的行波效应就无法解决"4结语笔者对大跨度桥梁的主要形式斜拉桥与悬索桥的发展进行了探讨Œ阐述了我国大跨度桥梁的发展情况›简单介绍了桥梁抗震分析的一些主要方法Œ并就存在的问题作了讨论›同时Œ就地震波的输入问题提出了根据桥址处地震安全性评价工作的结果Œ考虑防震水准要求Œ采用类比地震波方法Œ选择与所建桥梁场址具有类似的地质环境Œ相近震级条件下的地震记录作为输入地震波"对软件¡®³¹³在桥梁抗震分析中的应用作了简介并谈了体会"参考文献š»‘½范立础编著Ž桥梁抗震»-½Ž上海š同济大学出版社Œ‘™™—Ž»’½交通部公路规划设计院主编Ž公路工程抗震设计规范ˆª´ª••”•˜™‰»³½Ž北京š人民交通出版社Œ‘™˜™Ž»“½郭继武编著Ž建筑抗震设计»-½Ž北京š高等教育出版社Œ‘™™•Ž»”½陈仁福编著Ž大跨悬索桥理论»-½Ž成都š西南交通大学出版社Œ‘™™”Ž»•½何君毅Œ林祥都Ž工程结构非线性问题的数值方法»-½Ž北京š国防工业出版社Œ‘™™”Ž»–½项海帆编著Ž大跨度桥梁的最新进展Ž第九届全国桥梁学术会议论文集»£½Ž杭州Œ‘™™•Ž”“中外公路’‘卷。