大型桥梁抗震反应谱分析理论的发展及研究现状_朱立增
大跨度桥梁地震反应谱的发展
第23卷 第2期2006年2月 公 路 交 通 科 技Journal of Highway and T ransportation Research and DevelopmentV ol 123 N o 12 Feb 12006文章编号:1002Ο0268(2006)02Ο0079Ο04收稿日期:2004Ο11Ο24基金项目:国家自然科学基金资助项目(50378017)作者简介:赵大亮(1973-),男,山东莱阳人,博士研究生、讲师,主要研究方向为大跨结构抗震及健康监测1(zhaodl 73@s ohu 1com )大跨度桥梁地震反应谱的发展赵大亮1,2,李爱群1,丁幼亮1,王 浩1(11东南大学 土木工程学院,江苏 南京 210096;21兰州交通大学 土木工程学院,甘肃 兰州 730070)摘要:随着我国大跨度桥梁结构的发展,反应谱与桥梁结构的发展不相适应性日益严重。
本文对大跨度桥梁结构应用规范反应谱时存在的若干问题,其中包括长周期反应谱值、反应谱组合方法、考虑地震动空间变化的反应谱方法、反应谱输入方向、综合影响系数和阻尼比等进行了总结和探讨,并指出值得进一步研究的问题,对于修正桥梁抗震设计规范具有一定的参考意义。
关键词:大跨度桥梁;规范反应谱;抗震设计规范中图分类号:U44215+5 文献标识码:ADevelopment of Seismic Re sponse Spectrum for Long Span BridgeZH AO Da Οliang1,2,LI Ai Οqun 1,DING You Οliang 1,WANG Hao1(11C ollege of Civil Engineering ,S outheast University ,Jiangsu Nanjing 210096,China ;21C ollege of Civil Engineering ,Lanzhou Jiaotong University ,G ansu Lanzhou 730070,China )Abstract :The response spectrum has been developing along with the development of long span bridges 1In the paper ,s ome exiting problems in code response spectrum for long span bridges ,such as long period spectrum value ,techniques for response spectrum combi 2nation ,seismic input direction ,synthetical effect coefficient and damping ratio are summarized and discussed 1The problems for future studies are pointed out 1The results obtained in this paper provide reference values for revising the aseismic design specification of long span bridges 1K ey words :Long span bridge ;C ode response spectrum ;Aseismic design specification 自从1899年日本学者大房森吉首次提出用于抗震设计的静力法以来,桥梁结构地震反应分析方法经历了从静力法、反应谱法到时程分析方法的演变过程,这是人类对自然规律认识的一个不断深入与完善的过程。
天津柳林大桥全桥地震反应谱分析
０ 引言
地震是具有 突发 性的 和不 可抗拒性 的 自然灾 害之一 ， 它常给 人类带来 巨大的灾难 。国内外 多次地震 的实例 证明 ， 经过抗 震设 计 的工程 ， 能有效 地抗 御地震 灾 害的袭击 。因此 ， 大跨 度桥 都 对
作用在质点上的惯性 力等 于其质量和绝对加速度的乘 积， ： 即
（） ６
高度 由根部 的 ３１ 渐 变到端部 的 ０ ８ｍ。 中墩 坐落 于海河 当 中 ， Ｉ Ｔ ．
其中， 为质点加速度最大值 ；岁 （）一 为地面运动加速 ｌ０ｔ ｌ
采用高桩 承台 ， 主墩采 用三 排共 ２ ８根 ‘ ， Ｉ 孔灌 注桩 基础 ， 度 最大值 ； 口， 分别为地 震 系数 、 ｝ ８１ 钻 １ Ｔ Ｋ， Ｗ 动力放 大系数 和质点 重量 。 桩长 ７ 桩基持力层 为标 高 一６ Ｉ ５ｍ， ９１ 以下的粉 质黏 土 ， Ｔ 其承载 力 通过求 出地震系数 Ｋ 和动 力放 大系数 口 利用 式 （ ） ， ６ 就可计算 出 较差 。桥址 为三 类场 地 ， 桥抗 震设计 烈度 为 ７度 ， 大 地震 动峰值 质 点受 到的水平地震荷载值 。 加速度 ０ １ｇ 结构重要性 系数 １７ 基础构 造按 ８度设防 。 ．５ ， ．， 动力放大系数 口是单质 点 弹性体 系最 大反 应加速 度 与地 面 文 中基 于反应谱方法 ， 开展 了柳林大 桥在地震作 用下的 响应 最 大加 速度之 比， ： 即
强迫力的大小等于地面运 动加 速度与质 点质量 的乘积 ， 向与地 指
Ｊ ９ ＝
）Ｔ３ …）Ｉ ｅ（） （ ｄ －ｔｉ ￣－ｎ ｓ ｒ 一
（） ８
由上式 可知 ， 动力系 数 口与地 面运 动加速 度记 录 曲线特征 、
大跨度结构多点地震反应谱激励分析方法研究的开题报告
大跨度结构多点地震反应谱激励分析方法研究的开题报告一、研究背景大跨度结构是指跨度较长或高度较高的建筑结构，如大型体育馆、高层建筑、大型桥梁等。
由于大跨度结构自重大，自然频率低，容易受到地震等外部力的影响，因此必须进行抗震设计。
在工程抗震设计中，地震反应谱激励分析是一种常用的方法，但是传统的单点地震反应谱分析方法不能完全反映出大跨度结构在不同位置的地震响应情况，因此需要开展多点地震反应谱激励分析研究。
二、研究内容本研究旨在探讨大跨度结构多点地震反应谱激励分析方法。
具体研究内容如下：1. 分析多点地震反应谱分析方法的基础理论。
对多点地震反应谱分析方法的数学模型、计算方法等进行分析，确立研究方法。
2. 探讨多点地震反应谱分析方法在大跨度结构中的应用。
综合考虑大跨度结构的结构特点，选取多个关键位置进行地震反应谱分析，得出响应谱曲线，并分析其响应特点。
3. 使用数值模拟方法验证多点地震反应谱分析方法的有效性。
选取某座大跨度结构作为研究对象，建立结构数值模型，使用多点地震反应谱分析方法进行地震响应分析。
同时，采用传统的单点地震反应谱分析方法进行对比，验证多点地震反应谱分析方法的有效性。
三、研究意义本研究对于深入认识大跨度结构的地震响应特点、指导工程抗震设计实践、提高城市抗震防灾能力等方面均有重大意义。
具体表现在以下几个方面：1. 可以拓展传统单点地震反应谱分析方法，更加准确地反映出大跨度结构在地震作用下的响应情况。
2. 可以指导大跨度结构的抗震设计，提高其抗震性能和安全性。
3. 可以为城市规划、建设等提供科学依据，提高城市抗震防灾能力。
四、研究方法本文采用文献研究与数值模拟相结合的研究方法，具体步骤如下：1. 查阅相关文献，了解多点地震反应谱分析方法的基础理论、应用场景及实用性。
2. 分析大跨度结构的结构特点，选取多个关键位置进行地震反应谱分析，得出响应谱曲线，并分析其响应特点。
3. 选取某座大跨度结构作为研究对象，建立结构数值模型，使用多点地震反应谱分析方法进行地震响应分析。
桥梁抗震理论及设计方法的发展与前景
桥梁抗震理论及设计方法的发展与前景[摘要]在总结地震对桥梁破坏形式及特点的基础上，分析了桥梁抗震理论发展，提出了在桥梁抗震理论方面的研究趋势，对于提高桥梁的抗震能力具有一定的指导意义。
[关键词]桥梁抗震理论设计方法现状与前景中图分类号：u284.15+2 文献标识码：u 文章编号：1009―914x （2013）22―0611―01桥梁是各种交通系统的主要内容，研究和探讨桥梁抗震理论和设计方法，提高桥梁的抗震能力，对于维护公共安全、减轻地震灾害具有非常重要的意义。
1.地震对桥梁破坏的形式和特点地震的破坏性主要是因为巨大的能量使建筑、工程设施等受到破坏甚至倒塌，同时伴随着一引起相应的次生灾害。
对于桥梁来说，要减轻地震灾害，就要研究分析地震对桥梁的破坏形式和特点，有针对性地利用科学的理论和方法进行设计和施工，提高桥梁的抗震能力。
一般来说，桥梁主要有上部结构、下部结构、支座和基础等四部分组成。
在发生地震时，于桥梁的上部结构，可能会因为支撑面小、支承连接件受损、因下部结构破坏而引起桥梁落梁现象。
同时，梁在顺桥向产生坠落过程中，梁端还可能会撞击桥梁的下部结构，使桥墩受到严重的破坏。
对于支座，地震力可能使支座连接件受到破坏，造成桥梁的上下结构分离，形成较大的破坏。
对于下部结构，地震可能会造成桥墩开裂、纵向扭曲、倾斜、剪断甚至倒塌，从而失去承载能力。
地震对于基础的破坏，主要原因是因为不良的地质条件出现沉降、滑移，使桩基础受到破坏。
2.桥梁抗震理论及设计方法的现状由于地震主要从上述四个方面给桥梁带来破坏，所以，对于桥梁抗震理论也主要是从这些角度出发，围绕桥墩延性抗震设计、减隔震措施、防落梁技术、连梁装置等方面开展理论研究和设计的。
在现代桥梁抗震理论方面，国外的研究起步较早。
美国学者在上个世纪后半期就取得了不少成就，形成了反应谱理论、时程分析理论、随机振动分析理论等各种不同的理论，日本也在抗震设计规范方面不断进行修订，提出了一些减隔震理论，采用高阻尼支座进行减隔震的设计和施工，也取得了一定的进展。
桥梁抗震研究综述
桥梁抗震研究综述桥梁是城市交通的重要组成部分，承担着连接城市道路、促进经济发展的重要功能。
地震是威胁桥梁安全的重要自然灾害之一，一旦发生地震，可能对桥梁造成严重破坏，甚至导致交通中断和人员伤亡。
桥梁抗震研究备受关注，针对其抗震性能进行深入研究，以提高桥梁的抗震能力，保障城市交通的安全。
一、桥梁抗震研究的背景和意义随着城市化进程的加快和交通工程的发展，城市桥梁的数量和规模不断增加，而我国又处于地震多发区域，地震灾害的频发给城市桥梁的安全带来了严峻挑战。
地震对桥梁的破坏主要表现为结构倒塌、桥墩破坏和桥面变形等，严重影响城市交通运行和灾后救援工作。
加强桥梁的抗震研究，提高桥梁的抗震能力，对于城市交通安全和城市灾害防护具有重要意义。
二、桥梁抗震研究的现状和发展趋势1. 现状目前，桥梁抗震研究已经取得了一定的进展，在结构设计、材料选用、施工工艺等方面不断进行优化和改进，以提高桥梁的抗震性能。
国内外学者也针对不同类型和规模的桥梁进行了大量抗震试验和仿真分析，积累了丰富的经验和数据。
2. 发展趋势随着科学技术的不断发展和研究手段的完善，桥梁抗震研究将不断深入和拓展。
未来的桥梁抗震研究趋势包括：结构材料的新型应用，如高性能混凝土、新型钢材等；结构设计的先进理论和方法，如抗震设计的整体性能要求、桥梁结构的隔震设计等；抗震试验和仿真分析技术的完善，如大型桥梁的振动台试验，多场耦合数值模拟等。
三、桥梁抗震研究的关键问题和挑战1. 结构设计桥梁的抗震设计需要考虑多种因素，包括地震作用、风载作用、交通荷载等，而这些因素的相互影响和叠加效应使得桥梁的抗震设计显得更加复杂和困难。
如何在结构设计中兼顾各种力学作用，确保桥梁结构的整体安全性和稳定性是桥梁抗震研究的一个重要问题。
2. 结构材料结构材料是桥梁抗震性能的关键因素之一，目前新型材料的应用为提高桥梁的抗震能力提供了新的途径。
新型材料的性能参数和工程应用存在一定的差距，如何充分发挥新型材料的优势，确保桥梁结构的安全可靠性是桥梁抗震研究的另一个挑战。
桥梁工程课题研究论文(五篇)：桥梁工程抗震设计研究现状及发展、桥梁工程过渡段不均匀沉降治理分析…
桥梁工程课题研究论文（五篇）内容提要：1、桥梁工程抗震设计研究现状及发展2、桥梁工程过渡段不均匀沉降治理分析3、桥梁工程下部结构施工要点思考4、桥梁工程常见病害及施工处理技术分析5、公路桥梁工程施工中预应力技术研究全文总字数：16822 字篇一：桥梁工程抗震设计研究现状及发展桥梁工程抗震设计研究现状及发展摘要:桥梁抗震设计是目前桥梁建设过程中重点考虑的一个环节，桥梁工程抗震设计经历了漫长的发展历程。
本文从桥梁工程抗震设计研究的现状出发，详细地对目前的桥梁工程抗震设计技术进行了探究，并进一步提出了桥梁工程抗震设计的展望，希望为桥梁工程抗震设计发展提供积极借鉴和建议。
关键词:桥梁工程；抗震设计；现状；展望随着我国经济的迅猛发展以及贸易的自由化，我国兴建了大量的高等级公路及城市高架桥等工程，目前国内桥梁设计均参考90年代制定的《公路工程抗震设计规范》，但随着科学技术的发展，以往的规范中已经出现了众多不适应桥梁设计方面的条款。
因此，我国桥梁工程抗震设计研究正在积极进行并取得了重要的成果。
若桥梁抗震做的不好，那么一旦发生地震将会产生灾难性的后果，不仅对于交通发展产生严重的影响，同时也不利于我国经济社会的安定，造成的巨大损失可能会引起经济瘫痪。
因此，我们有必要进行桥梁抗震设计的研究工作。
1桥梁工程抗震设计研究的现状1995年，日本阪神发生了大规模的地震，造成了不可估量的经济损失，因此，日本有关建筑设计技术人员对结构性抗震问题进行了深入的研究。
因此，在房屋设计或桥梁设计中，日本就十分重视结构抗震这方面，并重新编写了桥梁设计规范，以防止在发生地震时，桥梁发生倒塌现象，给人们带来生命财产损失。
与此同时美国也进行了桥梁抗震设计规范的重新编写工作，新的设计规范在设计手法、设计思想、设计程序以及设计细节方面都有了重大的突破，对于增强桥梁抗震设计的规范性意义重大。
我国也认识到了桥梁抗震设计的重要性，进行了一系列的理论和实践研究，修订了桥梁工程抗震设计规范。
我国桥梁抗灾科研现状与发展研究
养专业人才 、 扩大交流合作 ， 通过近 半个世纪的不断 努力 ， 从最 初的联 合建设 ， ２ 世纪 ７ 年代 的深入探 索 ， 终迎来了 ２ 到 ０ ０ 最 ０ 世纪 ９ 年代 我国桥梁事业的腾飞 。如排 名世界第一 的大跨径 ０ 斜拉桥苏通大桥 ， 排名世界第二的大跨悬 索桥西堠门大桥 等均
灾减灾技术 、 气候 条件下的交通安全技术和 公路水路安全 特殊 技术标准等方 向的技术开发 。在 《 公路水路交通 “ 十一五 ” 科技 发展规划 》 中规定 ， 发展桥梁 建设的科研关键技术 ， 重点 提高桥 梁抗风抗震抗潮汐性能 ， 超大跨径桥梁施 工技 术与质量控制技
术 以及桥梁耐久性 和旧桥检测 、 评定 、 加固成套技术 。这些政 策
梁， 取得了先进 的科研成果 。
７ ３８ 《 当代经济）０１ 月（ ） １ 年３ Ｔ ２
一 长 大 桥 梁 安 全ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 测 １％ ２
桥 梁 抗 风 科 研 １％ ２
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ＰＯＲＡ ＲＹＥＣＯ Ｎ Ｏ Ｍ ｌ ＣＳ
我国 桥梁抗灾 研现 发展 究 科 状与 研
【 摘要 】提 高桥 梁 自身的抗 灾能力是世界桥 梁建筑的重要 课题 ， 也是我 国发展现代桥 梁建设事业的重要环 节。本文通过
梁） 抵抗 地震 、 台风 、 暴雨 、 洪水等 自然 灾害的能 力， 发展灾害监
桥梁建设发展过程中 ， 国历代 的工匠们积 累了大量的实践经 我
验， 尤其在抵抗 自然灾害 和人为灾 害对桥梁造 成的破坏 、 增强
桥梁使用安全性和延长桥梁使用寿命 等方面 ， 出了最早的探 做
多点激励下大跨度桥梁地震反应分析与控制的开题报告
多点激励下大跨度桥梁地震反应分析与控制的开题报告一、选题背景和意义随着桥梁跨度越来越大，桥梁工程在地震中的抗震能力成为关注的焦点。
大跨度桥梁在地震中的反应较为复杂，需要采用多点激励进行地震动力学分析，才能更加准确地评估其抗震能力，同时需要探究有效的抗震控制策略，保障桥梁在地震中的安全性能。
因此，本课题选取大跨度桥梁在多点激励下地震反应分析与控制为研究对象，旨在探究其理论和实践应用，提高大跨度桥梁的抗震能力，为工程实践提供科学参考。
二、研究内容及方法（一）研究内容1. 建立大跨度桥梁的地震响应模型，研究其在多点激励下的地震反应规律。
2. 讨论大跨度桥梁抗震控制策略的有效性，分析其控制效果。
3. 结合工程实例，评估大跨度桥梁在地震中的抗震性能，并提出相应的技术措施和建议。
（二）研究方法1. 应用有限元软件建立大跨度桥梁地震响应模型，分析其在地震中的力学参数，探究其地震反应规律。
2. 借鉴现有抗震控制策略的理论和工程实践，分析其在大跨度桥梁中的应用情况，评估其控制效果。
3. 通过对现有大跨度桥梁工程实例的分析，评估其抗震性能，并提出相应的技术措施和建议，为工程实践提供科学依据。
三、预期成果及研究意义本研究期望通过对大跨度桥梁在多点激励下地震反应分析和控制的研究，得到以下成果：1. 确定大跨度桥梁的地震反应规律，并提出相应的抗震控制策略。
2. 评估各种控制策略在大跨度桥梁中的应用情况，为工程实践提供科学参考。
3. 通过对大跨度桥梁的实际工程案例研究，全面了解其在地震中的抗震性能及其不足之处，并提出相应的技术措施和建议，为提高大跨度桥梁的抗震能力提供参考。
本研究的主要意义在于：1. 提高大跨度桥梁的抗震能力，确保其在地震中的安全性能。
2. 探究大跨度桥梁在多点激励下的地震反应规律和抗震控制策略，丰富抗震理论。
3. 为大跨度桥梁的设计、施工和后期维护提供科学依据。
桥梁抗震分析研究报告
50年超越概率10%
250
50年超越概率3%
200
Sa/gal
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
T/sec
αmax/g 0.247 0.314
图 2.2 竖向设计地震反应谱
采用图 2.1 中谱曲线作为水平方向输入反应谱，图 2.2 中谱曲线作为竖直方 向输入反应谱。计算时考虑两种工况：纵桥向输入和横桥向输入。
26# 25# 24#
23#
22#
图 1-1 主桥计算模型示意图
主桥结构几何尺寸、质量、刚度基本呈对称分布，可以按对称结构建模，其
墩梁连接形式见表 1-1 所示。
表 1-1 主桥墩梁连接形式
位置
x
y
z
Rx
Ry
Rz
22#墩
0
1
1
1
0
1
23#墩
0
1
1
1
0
1
24#墩
1
1
1
1
0
1
25#墩
0
1
1
1
0
1
26#墩
振型描述
BRT 桥一阶纵弯 公路道路桥两幅一阶反对称纵弯
公路道路桥两幅一阶对称纵弯 BRT 桥一阶横弯
公路道路桥左幅一阶横弯 公路道路桥右幅一阶横弯
BRT 桥主梁一阶竖弯 BRT 桥二阶横弯
公路道路桥主梁二阶对称竖弯 公路道路桥主梁二阶反对称竖弯
公路道路桥主梁二阶对称横弯 公路道路桥主梁二阶反对称横弯
11
图 2-1 第一阶振型
图 2-2 第二阶振型
12
图 2-3 第三阶振型
大跨度桥梁抗震设计和振动控制的研究与应用现状
大跨度桥梁抗震设计和振动控制的研究与应用现状史志利(天津大学建筑工程学院) 周立志(天津市市政工程设计研究院)摘 要:本文介绍了大跨度桥梁抗震设计的现状和所面临的困难,指出对大跨度桥梁合理的抗震分析方法应当进行多点激励随机地震反应分析,并对地震输入问题、随机地震动场的模拟和地震反应分析方法作了介绍。
最后侧重介绍了结构振动控制技术的研究现状及其在大跨度桥梁中的应用。
关键词:大跨度桥梁 抗震设计 地震反应 振动控制1 上世纪末几次典型地震及其对桥梁抗震设计的影响 地震是严重危害人类的一大自然灾害。
上世纪末期的几次发生在城市的大地震,如1971年美国San Fernando地震(M616)、1976年中国唐山大地震(M718)、1989年美国L om a P rieta地震(M710)、1994年美国N o rth ridge地震(M617)、1995年日本阪神大地震(M712)、1999年台湾的集集地震等,由于桥梁工程遭到严重破坏,切断了震区交通生命线,造成救灾工作难以开展,次生灾害加重,从而导致了巨大的经济损失。
其典型的桥梁震害可以分为以下几类:(1)由于砂土液化,地基下沉,岸坡滑移或开裂而引起的基础破坏;(2)由于桥梁结构形式、构造或连接措施不当而引起的落梁等震害;(3)桥梁墩柱本身抗震能力(强度和延性)不足而引起的破坏;(4)桥梁各支承点的地面运动不一致(地面运动场的空间变化性)而引起的震害。
此后结构抗震设计愈加受到各国政府的重视,地震工作者纷纷对现行的抗震设计规范进行反省和修订,对结构抗震设计提出了一些新的观点和新的抗震技术。
我国也于1998年3月1日颁布实施《中华人民共和国防震减灾法》。
目前,我国的桥梁抗震设计规范还很不完备,尤其是城市桥梁抗震设计没有专用规范,只能参考《公路工程抗震设计规范》JTJ004289、《铁路工程抗震设计规范》GBJ111287进行抗震设计,而这些规范已无法满足现代桥梁大跨度发展的需求,从内容上来讲,现有规范还是采用“强度设防”的概念(即“一水准设防,一阶段设计”),在目前研究较多的延性抗震和减、隔震方面极为不足,振动控制更是没有涉及到;从适用范围上来讲,《公路工程抗震设计规范》只适用于主跨不超过150m的梁桥和拱桥,《铁路工程抗震设计规范》虽没有说明跨径范围,但说明“对特殊抗震要求的建筑物和新型结构应进行专门研究设计”。
大跨度拱桥地震反应分析研究现状及进展
小得多 ， 在初 步 阶段 仍 广 泛采 用反 应 谱 法 计 算 的结 构最 大反 应 。
１２ 时 程 分 析 法 闭 ．
数学 求 解上 也相 对 简单 ， 法 是 目前使 用 较 多 的方 该 法， 它又 可分 为反 应谱 法 和时 程分 析法 两类 。
１１ 反应 谱 法 ．
工 程 中最 易 产 生 惯 性 的 是 结 构 的最 大 动 力 反
它将 连 续 结构 物 离 散 为 多节 点 、 自由度 的体 多
系 ， 立 有 限元 动 力方 程 ， 地 震 动 加 速 度 时 程 直 建 将
应 ， 其 是地 震 内力 的最 大值 。振 型反 应 谱 理 论 提 尤 供 了用较 少 计算 量求 取这 种最 大反 应 的方法 。它假
维普资讯
第 ８卷
第 １ 期
重 庆科 技 学 院学报 （ 自然科 学版 ）
２０ ０ ６年 ３月
大跨度拱桥地震反应分 析研 究现 状及进展
邓 暖
（ 重庆科 技 学 院， 重庆 ４ ０ ４ ） ０ ０ ２
摘 要 ： 绍 了非 一 致 地 震 激 励 的模 拟 方 法 ， 大 跨 度 拱 桥 地 震 反 应 的 分 析 方 法 和 研 究 成 果 进 行 了 总 结 和 评 述 ， 介 对 并
用 、 载 潜 力 大等 优 点 。大 跨拱 桥 一 般 被 用 于跨 越 承 大江 大河 或 高 沟深 谷 ， 西 南地 区特 别 普遍 。它 是 在
公 路 交通 运 输 的 枢纽 和 咽 喉 ， 也是 公 路 工 程 中 的生
命 线工 程 之一 。对 大跨拱 桥 的抗震 性 能进行 全 面研 究 ，不仅 对 保 证公 路 交 通 的安 全 有着 重 要 意 义 ， 而 且对抗 震 救灾 及灾 区重 建也 有重 要 的影 响 。笔 者对
近几十年抗震设计反应谱发展概况
近几十年抗震设计反应谱发展概况抗震设计反应谱发展概况摘要:文章重点论述了抗震设计反应谱法的基本概念以及在我国的发展概况和在大跨度桥梁设计应用中存在的一些问题,为进行桥梁抗震分析提供参考,以确保桥梁工程在地震过程中有足够的抗震能力和合理的安全度。
关键词:抗震设计;反应谱;阻尼比;长周期;反应谱组合1、引言我国在抗震设计中引用地震反应谱作为一般工业与民用建筑地震荷载一理论基础，最早是由刘恢先教授提出来的。
1962年中国科学院土木建筑研究所章在墉等根据国外的一些已有成果总结出标准加速度反应谱的一些特征。
到了1964年，为了制定地震区建筑设计规范中国科学院工程力学所刘恢先、周锡元、陈达生等对强震地面运动的谱特性进行了深入研究，发表了一些十分有价值的成果，为《六四规范》提供了有力的理论依据。
1974年在制定工业与民用建筑杭震设计规范(TJll 一74)时，陈达生等依据我国、关国及日本等的强震资料，对抗震设计反应谱进行了统计分析，这一成果为国家建委正式颁布的TJ11一74抗震设计规范所采用。
1975年在我国重工业区附近发生了海城大地震(7.3级)，一年之后又在人口稠密的河北唐山市发生了7.8级特大地震。
这二次大地震有助于对已有的抗震设计规范作出很好的检验。
为此，胡丰贤教授曾对抗震规范设计反应谱的修正发表了许多独到的见解。
刘恢先教授也根据多年来的悉心研究发表了对抗震设计中烈度应用方面的重要成果。
这些解对我国抗震设计反应谱的修订都具有十分重要的指导意义。
此外，交通部赵之兰曾对TJll 一78规范中Ⅲ类场地反应谱提出了改进意见，哈尔滨建筑工程学院佘师和对竖向抗震设计反应谱也进行了研究。
下文将介绍我国在抗震设计反应谱方面所取得的成果及发展概况。
2、反应谱中相关公式及重要系数研究2.1应谱的荷载公式刘恢先教授在较早的研究中曾建议用如下两个无量纲参数作为烈度的定量指标:地震系数和动力系数。
《六四地震区建筑设计规范》(草案)曾采用如下公式计算结构基底剪力：0Q c k q W β=k 表示地震系数，β表示动力系数，q 为振型系数，c 为结构系数，W 为总重量1972年中国科学院工程力学研究所的研究者又对上述公式作了进一步简化:0Q C W α=??式中，a=K ·β称为地震影响系数，反映地震地面运动的特性;C=c ·q ，称为结构影响系数，反映结构的特征。
桥梁工程抗震设计研究现状及发展
桥梁工程抗震设计研究现状及发展提纲：1. 抗震设计的重要性2. 抗震设计的基本原理和方法3. 目前抗震设计的研究现状和成果4. 抗震设计中的关键技术和难点5. 未来抗震设计的发展方向1. 抗震设计的重要性随着世界人口的增加，城市化进程的不断推进，地震灾害对人类生命、财产和经济造成的威胁越来越大。
抗震设计是保障人民生命财产安全和社会稳定的重要基础设施之一。
抗震设计不仅需要符合现有国家标准和规范，还需要针对具体地区的地质特点和地震历史进行综合考虑，采用先进的技术和方法进行研究和应用。
抗震设计是架设一座安全、稳定、可靠的桥梁的关键。
2. 抗震设计的基本原理和方法抗震设计的基本原理是在结构设计中考虑地震时受力状态和抗震能力，采取一系列措施使得建筑物或者桥梁具备一定的抗震能力。
抗震设计的基本方法主要包括静力弹塑性法、动力弹塑性法、动力时程分析法、核心筏基础抗震设计等，以及其他一些先进的技术和方法，如隔震、防震减灾设施等。
其中，动力弹塑性法基于一些经典的结构动力学原理和细节，是目前抗震设计的主要方法之一，同时也需要结合实际情况进行多方面考虑。
3. 目前抗震设计的研究现状和成果在抗震设计领域，世界各国都投入了大量人力、物力、财力来进行研究和实践。
目前在静力弹塑性、动力弹塑性和动力时程分析等方面均取得了一定的成果。
针对不同地区的设计，推广使用了一些新的结构体系和材料，如钢筋混凝土组合结构、高强度混凝土、钢桥梁等一系列新材料和新构造体系，这些对于抗震能力的提高是非常重要的。
4. 抗震设计中的关键技术和难点抗震设计中的关键技术和难点包括相应的地震动力学理论、可靠性分析、系统可靠性分析、钢结构耐震设计以及预制装配式结构体系抗震设计等。
同时，还需要结合经验和先进的科学技术进行不断研究和探索，如利用先进的检测仪器进行现场测量和实验研究，以获得更准确、更可靠的设计数据和实验结果，以便对结构进行合理的设计和结构调整。
5. 未来抗震设计的发展方向未来抗震设计的发展方向包括针对不同地区的地震特点研发新的抗震构造模式和能够承受较大地震的结构体系，同时推进新技术和新材料的应用，如内阻尼减震器的应用、钢筋钢纤维混凝土的开发等。
中国桥梁抗震技术研究现状与展望
中国桥梁抗震技术研究现状与展望摘要：桥梁抗震技术是保障桥梁安全运行的关键技术之一，随着我国经济的不断发展以及建设工程的不断增加，桥梁抗震技术愈加受到重视。
本文主要介绍当前中国桥梁抗震技术的研究现状、分析存在的问题以及展望未来的发展方向。
一、引言桥梁是道路交通的重要组成部分，同时也是承载车流、人流、物流等交通要素的重要设施。
然而，受自然因素以及其他一系列不可控因素的影响，桥梁建筑经常面临着地震等灾害的侵袭。
因此，桥梁抗震技术的研究具有重要意义。
本文将就中国桥梁抗震技术的研究现状和问题、进一步展望其未来的发展方向进行探讨。
二、当前桥梁抗震技术研究现状1.抗震技术的应用目前，各地区桥梁抗震技术的应用具有一定的普及程度。
特别是对于重要桥梁或地质条件较为恶劣的区域，相关部门并不遗余力地对其进行加强，提高其承载能力，并保证其经受住地震的考验。
2.桥梁抗震设计规范的制定随着中国桥梁建设的不断发展完善，桥梁抗震技术日益成形。
相关机构也一直在积极制定相关的抗震设计规范，确保各地桥梁的抗震性能达标。
3.监测系统的建立为各地桥梁在地震等特殊情况下能够达到应有的防护性能，当前各地开发使用不同的桥梁抗震监测系统。
这些系统能够持续监测桥梁在地震等情况下的动态性能，及时采取应有的保护措施，减小抗震灾害的发生率。
4.材料和结构的优化对材料和结构的优化可大大提高桥梁的抗震性能。
现在，我国相关企业在生产材料和加工结构的过程中考虑了桥梁抗震等问题，大力推广使用抗震材料和结构，努力实现材料和结构的最优化设计。
三、存在的问题1.技术不同程度的落后尽管我国桥梁抗震技术在近年来不断进化，但现有技术的研究仍然存在瓶颈，不同地区的技术水平不均。
2.资金困境桥梁抗震技术的发展需要资金的支持，但实际上，各地在桥梁的维护和保养方面被束缚在了资金的问题中，使得一些地区的桥梁缺乏应有的维护保养和张弛间隙调整工作。
3.规范统一性差异各地方制定的桥梁抗震设计规范和标准都略有不同，造成了桥梁抗震设计和施工工作的困难，严重影响了桥梁抗震工作的实施效果。
中国桥梁抗震技术研究现状与展望
了救援 工作的开展 ， 使 人 民的生命 及财 产遭 受 巨大损 失 ， 同时也
桥梁结构 的非 线性 地震反应研究近 年来取得 了长 足的进 步 ，
显示 出我国在 桥 梁抗 震技 术 方 面与 世 界先 进 国家 的 明显 差距 。 桥梁 的非线性 分析 分为材料非线性与几何非线性 。在理论分析计 利荷载组合 下的内力最大值和抗力值 。
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｈｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｎ ｋ ａ ｇ ｅ ｓ ｉ ｎ ｕ ｒ ｂ ａ ｎ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
（ 见图４ ） ；
预应力 Ｔ形梁横隔板加 固图
混凝土 Ｔ形梁横隔板加固图
２ ） 对各 １ ６ ｍ钢筋混凝 土 Ｔ形梁桥跨 中横 隔板 已外露或脱 焊 ４ 结语 桥梁在运营期 间 出现 病 害 时 ， 应先 查 找 病害 产 生 的主 要 原 的钢板进行 除锈 或重 新增 焊钢 筋 。然 后 三周外 包 １ ０ ｃ ｍ厚 Ｃ Ａ０ 因， 切勿一 味对桥 梁 出现病 害 的各 构 件均采 取保 守加 固措 施 ， 既 自密实钢筋混凝 土 ， 并在原 端横 隔板 旁增设横隔板 （ 见图５ ） 。 钢筋 混凝 土 Ｔ形梁 横隔板 外包 混凝土 内应设 置直径 不小 于 不经 济也耽误 了施工工期 。在我 国建设 资金特别是维修改造基金 桥梁工作者应 提高 专业素 质 、 “ 对症 下药” ， 有针 对性 １ ２ ｍ ｍ 的钢 筋 ， 横 向钢 筋应 植入 原 Ｔ形梁 梁体 内或凿 开部 分 原 紧缺 的时期 ， 以保证各级公路及 道路上的桥梁运 营安全 。 Ｔ形梁表 面混凝 土 ， 将外包混凝土内钢筋与原钢筋有效焊接 。但预 地采取维修加固措施 ，
大跨度桥梁颤振研究现状
大跨度桥梁颤振研究现状xx年xx月xx日•引言•桥梁颤振的基本理论•桥梁颤振分析方法•桥梁颤振控制技术•桥梁颤振研究现状及发展•工程实例分析•结论与展望目录01引言1研究背景及意义23随着交通基础设施建设的快速发展，大跨度桥梁在国内外大量兴建。
大跨度桥梁在风、地震等荷载作用下易发生颤振，影响结构安全和使用性能。
研究大跨度桥梁颤振对保障桥梁安全具有重要意义。
颤振研究的发展历程从线性颤振到非线性颤振的研究，从单一因素到多因素耦合的研究，从稳态颤振到瞬态颤振的研究等。
目前，颤振研究已经形成了比较完善的理论体系和研究方法。
颤振研究始于20世纪初，经历了多个阶段的发展。
揭示大跨度桥梁颤振的基本现象和机理，提出相应的控制策略和方法。
研究目的主要包括大跨度桥梁颤振的模型建立、风、地震等荷载作用下颤振的数值模拟，以及基于性能的颤振控制方案设计等方面的研究。
研究内容研究目的和内容02桥梁颤振的基本理论颤振是一种自激振动，由结构自身或外部气流等激发源产生的振动，在一定条件下会持续不断并产生很大振幅。
桥梁颤振由于桥梁结构在风、车辆等外部激励下产生的振动，可能导致结构损伤、破坏或疲劳。
颤振的基本概念桥梁线性颤振由线性空气动力学原理引起的颤振，包括风致颤振和车辆致颤振。
桥梁非线性颤振当外部激励超过一定阈值时，桥梁结构进入非线性振动状态，产生复杂的颤振形态。
桥梁颤振的类型由于结构参数和外激励的耦合作用，导致桥梁发生颤振。
桥梁颤振的机理耦合颤振由于结构参数变化和外激励的相互作用，导致桥梁发生颤振。
参数激励颤振由结构自身产生的激励引起的颤振。
自激颤振03桥梁颤振分析方法通过数值求解桥梁结构的质量、刚度和阻尼矩阵，以及流体力学方程，实现对桥梁颤振的直接模拟。
直接数值模拟利用模态分析方法，求解桥梁结构模态振型和模态颤振频率，评估桥梁颤振稳定性。
模态数值模拟基于数值模拟的方法线性稳定性分析基于线性稳定性理论，建立桥梁颤振稳定性分析的线性微分方程，研究其特征值和特征向量。
大跨度拱桥地震反应分析研究现状及进展
大跨度拱桥地震反应分析研究现状及进展
赵灿晖;高艳梅
【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2002(021)001
【摘要】作者介绍了非一致地震激励的模拟方法,对大跨度拱桥地震反应的分析方法和研究成果进行了总结和评述,指出了现有研究中的不足,可为进一步的深入研究提供参考.
【总页数】5页(P1-5)
【作者】赵灿晖;高艳梅
【作者单位】西南交通大学,土木工程学院,四川,成都,610031;重庆交通学院,桥梁工程系,重庆,400074
【正文语种】中文
【中图分类】TU311.3
【相关文献】
1.大跨度斜拉桥非一致激励地震反应分析研究进展 [J], 徐凯燕;刘灿
2.大跨度钢管砼拱桥地震反应分析近期研究进展 [J], 李少冲;张毅;范存新
3.大跨度系杆拱桥地震反应特性分析研究 [J], 严猛;杨永清;余小华;罗丝雨;
4.大跨度斜拉桥非一致激励地震反应分析研究进展 [J], 徐凯燕;刘灿;
5.国外大跨度桥梁地震反应分析研究进展 [J], 孙宁;周宏业
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桥梁工程抗震设计研究的现状和展望
我国是世界上的多地震国家之一，随经济 建设和城市化进程的进展，城市抗震防灾日趋 重要。在城市综合防灾的研究中，作为交通工 程的枢纽 － 桥梁工程的抗震设计与研究则是重 中之重，因为它将极大影响震后救灾工作的开 展。本文将在介绍桥梁抗震设计方法的基础之 上，重点探讨反应谱法及动态时程分析法的研 究现状和展望。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｓｅｎｔ ａｓｅｉｓｍａｔｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅｓ， ｒｅｓｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ａｓｅｉｓｍｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ． Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｂｒｉｄｇｅ ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｉｎ ｍａｎｙ ａｓｐｅｃｔｓ． Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： Ａｓｅｉｓｍａｔｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ；Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｍｅｔｈｏｄ；Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｈｉｓｔｏｒｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｍｅｔｈｏｄ
１，桥梁抗震设计方法
桥梁的抗震设计计算方法可归纳为三种： 静力法、反应谱法、动态时程分析法。
１．１，静力法 静力法是最早由日本学者大房森吉 （１ ８ ９ ９ ）提出的地震力理论。它假设结构物各 个部分与地震动具有相同的振动。从而作用于 结构物各部分的惯性力即可由地面运动加速度 与各部分的质量乘积得到，化桥梁抗震问题的 动力计算为静力计算。 静力法把地震加速度看做是结构破坏的唯 一因素，忽略结构本身动力特性对结构反应的 影响，应用存在较大局限性。事实上只有绝对 刚性的物体才能认为在振动过程中各个部分与 地震动具有相同的振动，所以只能在刚度很大 的结构例如重力桥墩、桥台等结构才能应用静 力法近似计算。 １．２，反应谱法 美国学者 Ｍ．Ａ．Ｂｏｉｔ（１９４３）提出反应谱概 念，并给出了第一条弹性反应谱，即一个单自 由度体系对应某个强震记录的激励，体系的周 期与最大反应（加速度、相对速度、相对位移） 的关系曲线。Ｇ ． Ｍ ． Ｈ ｏ ｕ ｓ ｎ ｅ ｒ（１ ９ ４ ８ ）提出基于 反应谱理论抗震计算的反应谱法。１９５８ 年第一 届世界地震工程会议后该方法在各国得到了推 广。目前我国的公路及铁路桥梁均主要采用反 应谱方法。 反应谱法的思路是对桥梁结构进行动力特 性分析（固有频率，主振型），对各主振动应用 谱曲线作某强震记录的最大地震反应计算，最 后一般通过统计理论对各主振型最大反应值进 行组合，近似求得结构的整体最大反应值（显
大跨度悬索桥地震响应分析的历史和现状
大跨度悬索桥地震响应分析的历史和现状作者：孙华怀吴昊来源：《中国科技博览》2015年第14期[摘要]对大跨度悬索桥地震响应分析的研究历史和现状进行了评述。
首先介绍了国内外大跨度悬索桥地震响应的研究背景、动机以及历史上的发展情况，包括动力分析理论、解析方法、数值方法以及应用方面的发展情况。
然后总结了我国在大跨度悬索桥地震响应研究方面已经做过的和正在做的工作，包括理论、解析和数值方法，重点介绍应用方面。
最后，总结目前在这方面存在的问题、将来的解决途径以及将来的研究方向。
[关键词]大跨度悬索桥地震响应行波效应中图分类号：U448.25；U441.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0339-021、引言1.1、研究背景1940年Tacoma Narrows Bridge由于风振导致垮塌，引起了工程界对桥梁振动问题的关注。
由此，对大跨度桥梁，尤其是悬索桥振动理论的研究成为大跨度桥梁设计、分析与计算必不可少的一部分。
引起桥梁振动的因素是多方面的，主要有风荷载作用、地震荷载作用以及移动偏载作用。
桥梁振动的类型主要包括有竖向垂直振动、横向扭转振动及侧向振动。
地震动是通过波的形式将荷载由桥梁的基础传给上部结构的。
由于地震波具有一定的波长，在空间传播需要一定的时间。
因此，空间距离较远的桥塔所承受的地震动显然是不同的。
由于时间差会导致地震波传播的相位差，其不同的程度随着跨度的增加而增加。
这一效应一般被称为地震的行波效应。
对于大跨度悬索桥的地震响应，应该考虑行波效应的影响。
悬索桥是由柔性的主缆和加劲梁构成的结构，研究行波效应对其地震响应的影响对于分析大跨度悬索桥在强震情况下的行为以及改进设计具有重要意义。
目前，对多塔多主跨悬索桥考虑行波效应的研究较少。
各研究者采用的理论模型和分析方法也不同。
已有的研究结果还不足以得到一致的结论，因此有必要对此进行更细致深入的研究。
自上世纪90年代以来，我国大跨度悬索桥的建设发展突飞猛进。
高墩大跨连续刚构桥的地震反应分析的开题报告
高墩大跨连续刚构桥的地震反应分析的开题报告一、研究背景及意义随着我国经济和文化的不断发展以及城市化进程的加速，大跨径、高墩高速公路桥梁的建设逐渐成为研究热点。
而地震是影响桥梁安全的重要因素之一，地震对于高墩大跨连续刚构桥的振动与变形具有极大的影响。
因此，针对高墩大跨连续刚构桥的地震反应分析具有重要的理论和实际意义。
二、研究现状目前国内外已有很多学者就高墩大跨连续刚构桥的地震反应进行了研究。
其中有基于经验公式的简化计算方法、基于有限元分析的数值计算方法、基于试验和实测数据的实测分析方法等。
但是，由于高墩大跨连续刚构桥的复杂性和多变性，以上方法仍存在一定的局限性。
三、研究内容及方法本文将基于现有研究成果，结合高墩大跨连续刚构桥的实际工程应用需求，探索可行且有效的研究内容和方法。
具体研究内容包括对高墩大跨连续刚构桥的结构特点、地震特性、地基特性等进行分析，并建立相应的数学模型。
利用ANSYS或ABAQUS等有限元软件，对已建桥梁或实验原型进行地震动力学分析，考虑不同地震程度、不同地基情况下的结构受力变形情况和动力响应特性。
最终，以典型工程案例为例，对高墩大跨连续刚构桥的地震响应进行模拟计算和分析。
四、预期研究成果与意义通过对高墩大跨连续刚构桥的地震反应进行深入研究，本研究将有望实现以下预期研究成果：1.深刻认识高墩大跨连续刚构桥地震反应特性，发掘其潜在规律性和特定性。
2.对高墩大跨连续刚构桥的结构设计和施工提供一定的理论支撑和技术指导，提高桥梁的安全性和经济性。
3.为相关工程领域的相关研究提供参考参考，对推动我国高速公路建设起到积极的促进作用。
综上所述，高墩大跨连续刚构桥的地震反应分析是目前桥梁工程领域急需解决的问题之一，本研究将探索可行且有效的研究方法，同时即将取得的研究成果具有重要的理论和实际意义。
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第4期公 路 交 通 技 术No.4 2003年8月Technology of Highway and Transport Aug.2003收稿日期:2002-09-03作者简介:朱立增(1968-),男,山东省日照市人,本科,高工1大型桥梁抗震反应谱分析理论的发展及研究现状朱立增 张纪群(山东东方路桥建设总公司 临沂276005)摘 要 反应谱分析方法是一种简便实用的地震力计算方法,大型桥梁的多点激励反应谱法从理论上和实用上已取得一定进展,非弹性反应谱分析方法要应用于工程实际尚需时日。
关键词 反应谱分析理论 发展 研究状况Abstract The response spectrum analytic method is a simple and practical way for calculating the earthquake force.The multipoint e xcitation response spectrum method for large bridges has made some progress theoret-i cally and actually,but it will still take a little bit more time for non-elastic response spectrum method to be used in the actual engineering.Key words response analytical theory development current research situation 反应谱分析方法是一种简便实用的地震力计算方法,在中小跨径桥梁的抗震分析中已获得了广泛应用。
但在处理大型桥梁时仍有许多复杂的因素不能很好地解决;而且反应谱分析理论是基于弹性理论而提出的,由于结构在地震作用下往往要进入非弹性(或塑性)工作阶段,因此如何利用反应谱理论进行非弹性地震反应分析仍是一个难题。
下面将从4个方面来总结一下反应谱理论的研究状况。
1 多点一致激励弹性反应谱分析理论如果桥梁结构各地面支承点受到的地面运动激励是相同的(即一致激励),则相应的反应谱分析理论称之为一致激励反应谱分析理论。
这也是人们最常用也最简单的反应谱分析理论。
对于一致激励弹性反应谱分析理论的研究主要是振型组合方法的研究,这是因为:基于振型分解的弹性反应谱法仅能给出各振型反应的最大值,而丢失了与最大值有关且对振型组合又非常重要的信息(如最大值发生的时间及其正负号),因此使各振型最大值的组合陷入困境。
为此,国内外许多专家学者进行了研究,并提出了种种振型组合方法。
其中最简单而又最普遍采用的是平方和开方法,即SRSS 法(Square Root of um of Squats),该法对于频率分离较好的平面结构的抗震计算具有良好的精度,因此被许多国家的桥梁抗震设计规范所采用,如我国的5公路工程抗震设计规范6(TJT004-89),5美国公路桥梁抗震设计准则6等。
但是该法对于频率密集的空间结构由于忽略了各振型间的耦合影响,因此时常过高或过低地估计结构的地震反应。
1969年,Ronenblueth 和Elorduy 提出了DSC 法(Double Sum Combination),用振型相关系数来考虑振型间耦合项的影响,所采用的振型相关系数是基于地面运动为白噪声(W hite Noise)过程的假定而得出的,后来Humar 于1984年在分析地震作用下结构的扭转力时也提出了类似的振型相关系数,它相当于将DSC 法中的白噪声持时取无限长和各振型阻尼比相等的情况,该法是上世纪80年代中期新西兰抗震规范NZS4208所建议的方法。
1981年E.L.Wilson 和Ar men Der Kiure ghlan 把地面运动视为一宽带、高斯平稳过程,基于随机过程理论导出了比例阻尼线性多自由度体系的振型组合规则C QC (Complete Quadratic Combination)。
该法也较好地考虑了密集频率时的振型相关性,克服了SRSS 法的不足。
在此期间,人们还提出了许多其它方法来对SRSS 法进行改进,如:(1)分组法(Grouping Method);(2)百分之十法(Ten Percent Method);(3)NRL 法;(4)取SRSS 组合与绝对值之和组合值的平均值;(5)取SRSS组合值和HRL组合值的平均值。
但这5种方法因缺乏理论依据不能很好地推广应用。
值得注意的是,以上各种方法对于特别高和特别低频率的振型相关性没有予以特别考虑,而实际上当2个振型的频率足够高或足够低时,即使它们的频率不是非常接近,其最大值的耦合也趋于代数和的迭加。
1993年,Armen Der Kiute ghian和Yutaka Nakamura对原C QC法进行了修正,也考虑了高频截断振型的拟静力效应,另外还计入了地震波窄带特性及其截止频率(C ur-off Frequency)对结构反应的影响,从而有效地改善了原C QC法在刚性结构中的适用性。
容易看出以上各种振型组合方法均是以二次组合为基础的,此外还有许多学者对线性组合方法进行了研究。
我国的王光远教授首先提出:对于各振型加入一个小于1的振型组合系数,然后叠加各振型地震力(绝对值)的方法来求总的地震力。
我们熟知的各振型的最大值之和进行迭加的方法)))ABS 法(Absotute Sum),就是组合系数均取1.0的线性组合方法,该方法曾为日本5本四联络桥抗震设计规范(1977)6所采用,但由于该法给出的是振型组合的上限值,有时过于保守而较少采用。
另外,还有几种线性组合方案如:(1)仅取第一振型;(2)仅取绝对值反应最大的振型;(3)ABS法组合值与第一振型最大值的平均值;(4)ABS法组合值与振型反应最大值的平均值;(5)仅取两个振型的方法,贡献最大振型取1.0,另一振型取0.2;(6)多振型组合方法,文献用数理统计的方法得出了起主要贡献振型线性组合系数,即贡献最大振型取1.0,其它振型取0.4或0.5。
不难看出,这些线性组合方法虽然简便,但组合系数的取值并不科学也不全面,也没有二次组合法精确,因此现在已很少使用。
另外还对非比例阻尼结构、阶式结构(Cascade Structure)等进行了反应谱理论研究,并提出了相应的计算方法,这些方法对桥梁抗震反应谱分析理论均有一定的借鉴作用。
目前,桥梁抗震分析中使用较普遍的一致激励振型组合方法仍是SRSS、C QC、DSC法,而其它方法较少采用。
2多点非一致激励弹性反应谱分析理论严格地讲,大型桥梁在地震时各地面支承点的运动一般不宜视作相同,一方面是由于地震波以有限波速传播使地震波到达各支承点时存在时间差或相位差,即所谓的/行波效应0;另一方面由于地震波在介质中的反射和折射,加上震源本身具有一定的范围,使从震源发出的地震波来自震源的不同部位,这些不同方向和不同性质的波在空间上的每个位置都会产生不同的叠加效果,从而导致相干的部分损失,称之为/部分相干的影响0;另外由于大型桥梁的各支承点可能位于不同的场地上,从而使地震波在不同支承点处的幅值和频率成分均产生显著差异,引起/局部场地效应0。
目前,为计算方便,国内外工程抗震规范一般假定结构和局部场地效应的影响,较好地反映了各支承点地面运动的相关和各振型间的相关性。
用该法对美国的金门大桥(Golden Gate Bridge)进行了抗震分析,并与时程法的结果作了比较,结果表明该法对大跨度桥梁的计算仍存在较大的误差(最大达85%)。
这也是迄今为止多点激励反应谱方法没有在大跨度桥梁中得到推广的一个主要原因,本文第三章将对这一误差的进行分析研究。
另外,MS-C QC法中相关系数的计算对于工程人员来说仍过于烦琐,为此Loh和Ku对其进行了简化。
1994年,Heredia-Zavoni和Vanmarc ke也根据平稳随机振动理论,提出了多点激励地震反应方差的计算公式。
该法的理论推导比较严密,但其实用性还未得到验证。
综上所述,大型桥梁的多点非一致激励反应谱分析是一个非常复杂的问题,基于随机振动理论的多点激励反应谱法从理论上和实用上已取得一定进展,但目前这些方法的精度仍不能满足工程需要,要完全进入实用阶段还有待于进一步研究和完善。
3基于弹性反应非弹性分析理论在桥梁抗震设计中,从经济的观点看应允许部分构件在强地震作用时发生非弹性变形来耗散地震能,因此在进行抗震分析时必须考虑这些结构的非弹性特性,并对其变形能力进行评估。
在这种情况下,非弹性时程分析法是一种行之有效的方法。
不过这种方法只能在给定结构和地震波的条件下才能进行非线性分析。
在设计阶段,由于有多种设计方案,材料特性也有多种选择,而且给定场地的可能地震波也多种多样,通常要取若干组有代表性的地震51第4期朱立增,等:大型桥梁抗震反应谱分析理论的发展及研究现状波进行计算来获取有概率性的地震反应分析结果。
这时用非线性时程法进行重复性运算,其计算量是相当大的,特别是对于大型桥梁这种复杂结构,既费时又烦琐。
因此提出一种简便实用的分析方法是非常有意义的。
众所周知,弹性反应谱法在线弹性地震反应分析中已得到广泛应用,如果能将这种方法推广应用于非弹性地震反应分析中对工程实际来说是很有意义的,数十年来,许多学者为将非弹性体系等效为线弹性体系来简化非线性地震反应分析付出了巨大努力,并进行了种种尝试。
1930年Jacobsen 首先提出了等效线性化的概念,60和70年代Caughey 、Jen -nings 、Rosenblueth 和herrera 以及Iwan 等学者对双线性单自由度体系的等效线性化方法进行了深入研究,他们通过周期(或频率)偏移和粘滞阻尼增加来模拟结构的非弹性效应,由此提出了许多确定性等效线性化方法,如简谐等效线性化法(Harmonic Eq -vivalent Lineariza tion)、共振幅值法(Resonant Ampl-i tude)、几何刚度法(Geomerric Stiffmess)、动力质量法(Dynamic Mass )、常临界阻尼法(C onstant C ritical Damping)等等。
Iwan 根据12条有代表性的地震记录对6种结构滞回模式进行了时程分析,并回归出了适用于中等频率偏移和有效阻尼比的经验公式。
Hwang 在用等效线性化方法计算减隔震桥梁的地震反应时,对Iwan 的经验公式进行了修正,同样有待于进一步改进。
总之,在桥梁的非弹性地震反应分析中(减隔震和延性抗震),等效线性化方法是一种非常有效的简化算法,并且可借助于弹性反应谱理论对减隔震桥梁进行简便实用的快速分析,但对于大型减隔震桥梁的简化,还有待于进一步研究。