不規(guī)則地形條件下高墩大跨橋梁的地震反應(yīng)分析.pdf

1、近十多年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在西部多山或高原地區(qū)，一些重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施相繼建成并投入使用。而橋梁作為連通兩地的重要基礎(chǔ)設(shè)施，更是被廣泛應(yīng)用，其中由于西部地區(qū)地形高低起伏，十分不規(guī)則，因此高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋是主要的橋梁結(jié)構(gòu)形式。而西部地區(qū)多為地震多發(fā)區(qū)，多次地震表明，不規(guī)則地形對(duì)地震動(dòng)有著明顯的影響，不同的地形對(duì)地震波傳播的影響程度不同。而建設(shè)在不規(guī)則地形上的高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋在地震作用中，地形效應(yīng)對(duì)其地震反應(yīng)有較大影響。因此有

2、必要研究高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋在地形效應(yīng)影響下的地震反應(yīng)特征，為該類橋梁抗震及減震設(shè)計(jì)提供參考，以提高該類橋梁的抗震性能。針對(duì)場(chǎng)地地形效應(yīng)和高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的地震反應(yīng)，本文做了以下幾方面的研究工作：
　　①總結(jié)并討論了不規(guī)則地形對(duì)地震動(dòng)的影響，以及場(chǎng)地地震動(dòng)模擬、高墩大跨橋梁多點(diǎn)激勵(lì)的分析方法。探討了場(chǎng)地模型粘彈性人工邊界、透射人工邊界的基本原理、地震波的輸入方法。以粘彈性人工邊界作為場(chǎng)地模型的邊界，確定了模型尺寸、單元尺寸、場(chǎng)地介

3、質(zhì)材料屬性，用ANSYS建立了五個(gè)場(chǎng)地模型，包括了峽谷地形和突出地面丘陵地形。
　?、谘芯苛薙波垂直入射下的地形效應(yīng)對(duì)地震動(dòng)傳播的影響，得到地形模型各觀測(cè)點(diǎn)的地震動(dòng)加速度，總結(jié)了峽谷和丘陵場(chǎng)地地震峰值加速度(PGA)和峰值位移(PGD)變化規(guī)律。分析表明，不規(guī)則地形對(duì)地震動(dòng)有著十分顯著的影響，高程越高的點(diǎn)，其地震動(dòng)反應(yīng)也越大；不同地形的場(chǎng)地地震動(dòng)反應(yīng)不同，突出地面丘陵各點(diǎn)地震動(dòng)反應(yīng)均大于峽谷地形，且坡度較緩的坡面，其地震動(dòng)反應(yīng)上升

4、也較緩；不同地震波輸入得到的場(chǎng)地地震動(dòng)反應(yīng)不同，這與場(chǎng)地模型的自身卓越周期和地震波的頻譜特性有關(guān)；同一地形，二維與三維模型的分析結(jié)果也有差別，從平均意義上講，三維模型的計(jì)算結(jié)果要小于二維模型的計(jì)算結(jié)果。
　　③以一實(shí)際工程橋梁為背景，基于ANSYS建立了三維有限元梁?jiǎn)卧母叨沾罂邕B續(xù)剛構(gòu)橋模型，以前述三維場(chǎng)地模型觀測(cè)點(diǎn)得到的地震動(dòng)加速度作為多點(diǎn)激勵(lì)的地震動(dòng)輸入，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的動(dòng)力時(shí)程分析，研究地形效應(yīng)對(duì)大跨橋梁地震反應(yīng)的影響。在縱橋向

5、輸入地震波，發(fā)現(xiàn)在多點(diǎn)激勵(lì)下，橋梁地震反應(yīng)復(fù)雜，不同結(jié)構(gòu)部位、不同內(nèi)力均體現(xiàn)出不一樣的規(guī)律?？傮w來(lái)看，考慮地形效應(yīng)進(jìn)行多點(diǎn)激勵(lì)輸入后，橋墩的地震反應(yīng)相比于一致激勵(lì)小，而主梁以及梁墩固結(jié)處反應(yīng)增大。另外，柔性的高墩在多點(diǎn)激勵(lì)下的地震反應(yīng)相較于剛度大的低墩更小。因此，地形效應(yīng)對(duì)大跨橋梁地震反應(yīng)有不同程度的影響，對(duì)于復(fù)雜地形條件，比如河谷峽谷地形區(qū)的橋梁，應(yīng)該考慮地形效應(yīng)的影響，并在某些部位加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)。
　?、転閷?duì)比地形效應(yīng)對(duì)不同橋型