浅谈大跨度桥梁结构抗震分析

影响结构 的基本动力反应特征 。桥梁结构的阻尼主 要 由两类阻尼组成 ， 即结构本身所具有 的阻尼及周 围介质提供的阻尼。结构本身的阻尼主要取决于结 构类型 、 材料、 筑构方式及各 种部件之 间的连接方 式； 而周围介质提供 的阻尼主要是桥梁墩 台及 台后 填土提供的约束阻尼、 摩擦耗能等 。一般桥梁结构 地震 响应 分析 中 ， 阻尼可用 阻 尼 比的形式 计人 ； 对 而
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
筑物 和各 种基础 设 施 的 破坏 与倒 塌 ， 而且 随着 城 市
பைடு நூலகம்
现代化与经济高度发展 ， 次生灾害 中因交通及其他
设施 的毁 坏造成 问接 的经 济损 失也 十分 巨大 。桥 梁
工程是震后救灾 的生命线工程之一 ， 一旦破坏将造
结构是 由群桩构成的 ， 桩数较多， 分析也变得较为复 杂， ， 因此 桩基础的地震反应分析是影响桥梁结构地 震响应分析的重要 因素之一。
阻尼是结构的一个重要动力特性 ， 也是结构地
２ 桥梁结构地震 响应分析方法
现行桥梁的抗震分析方法主要 为确定性分析方
震反应中最为重要 的参数之一 ， 其大小 和特性直接
一
导致各支承处输入地震波的不同， 因此 ， 在地震反应 分析 中就要考虑多支 承点不 同激励， 即多点激励。 即使场地土情况变化不大， 也可能因地震波沿桥纵 轴向先后到达的时间差 ， 引起各支承处输入地震 时
程 的相位 差 ， 波效 应 。 目前 ， 即行 分析结 构 的多点激 振和 行 波 效 应 的 方 法 主 要 有 两 种 ， 相 对 运 动 法 即 （ ＭＭ） Ｒ 和大 质量 法 （ ＭＭ） Ｌ 。大质 量 法是 通 过对 质
（ 上海市政工程 设计 研究 总院集 团第七设计 院有 限公 司 ， 山东 青岛 ２６０ ） ６００ 摘 要： 地震灾害长期 以来危害着人类 的生 产和生活 ， 造成大量 的经济损 失 ， 往往 以及公 路桥梁等各种设 施的破坏
倒塌 和人员伤亡 。因此 ， 对大跨径桥梁结构 的抗震研 究具有重 要的意义 。主要 阐述 了桥梁 地震分析 的主要影 响因
素， 包括非线性 、 结构阻尼 、 结构与地基相互作用等 ； 同时论述 了结 构抗震方法 的演变和每种 方法的优缺点 ； 此外 ， 对 抗震方法 的发展方 向进行 了说 明和展望。 关键 词 ： 径桥梁 ； 大跨 结构抗震 ； 地震响应
中 图分 类 号 ： ４ １３ Ｕ ４ ．
地震 ， 一直是严重危害人类社会的 自然灾害之
１ ２ 非线 性 问题 ．
１ 影响桥梁结 构地震 响应分析的 因素
影响桥梁结构地震响应的主要因素包括地震动 的输入 、 非线性、 结构阻尼、 结构与地基的相互作用
等。
１ １ 地震 动输 入 ．
非 线性 问题 一般 分 为 材料 非线 性 、 几何 非 线 性
和接触问题三类。材料非线性是指结构的应力 一 应 变关系呈非线性关系 ； 几何非线性是指应变 一 位移 呈非线性关系 ， 又可 以分 为大位移小应变 （ 限位 有 移） 和大位移大应变 （ 有限应 变） 两种情况 ； 接触 问 题是指受力过程 中边界约束呈非线性问题 。大跨度
调查表明， 在强震下 ， 桥墩、 桥塔及拱肋等构件都有
度桥梁的各支承点可能位于显著不 同的场地 ， 由此
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甘
肃
科
技
第２ ７卷
可能进入塑性工作阶段 ， 此时， 结构的荷载 一 位移关 系当然是非线性的。因此在大跨度的桥梁抗震设计 中必须 充分 考虑非 线性 的影 响 。
１３ 阻尼 问题 ．
第２ ７卷 第 １ ９期 ２１ 年 １ ０１ Ｏ月
甘 肃科 技
Ｇａ ｓ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｎ ｕ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ
％ 正２ ７ Ｏｔ ｃ．
Ⅳ０ １ ．９ ２ １ ０ｌ
浅 谈 大 跨 度桥 梁 结构 抗震 分析
黄培 军， 王绍勇 ， 龚 臣
地震动输入是进行结构 地震反应分析的依据 ， 其对结构的地震响应分析影响显著 。结构的地震响 应， 除了和结构的动力特性 、 弹塑性变形性质、 变形 能力有关外 ， 还和地震动的特性 （ 幅值 、 频谱特性和 持续时间） 密切相关 ， 以合理 的进行 地震动的输 所
桥梁 的非线性因素主要有几何非线性 、 桥墩弹塑性
变关系就表现为非线性 的， 钢材超过弹性极限后其
般都具有高度 的变化性 ， 在通 常的结构地震反应分 析中， 往往只考虑它们的时间变化性 ， 而不考虑它们
的空间变化性 。因此 ， 在结构地震反应分析中， 通常 都假定各支承点 的地面运动是相 同的。然 而， 大跨
应力 一 应变也表现为非线性 。实际上 ， 大量 的震害