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，隨著我國經(jīng)濟的快速發(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)則地形對地震動有著明顯的影響，不同的地形對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)計提供參考，以提高該類橋梁的抗震性能。針對場地地形效應(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)則地形對地震動的影響，以及場地地震動模擬、高墩大跨橋梁多點激勵的分析方法。探討了場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地模型的邊界，確定了模型尺寸、單元尺寸、場地介

3、質(zhì)材料屬性，用ANSYS建立了五個場地模型，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)對地震動傳播的影響，得到地形模型各觀測點的地震動加速度，總結(jié)了峽谷和丘陵場地地震峰值加速度(PGA)和峰值位移(PGD)變化規(guī)律。分析表明，不規(guī)則地形對地震動有著十分顯著的影響，高程越高的點，其地震動反應(yīng)也越大；不同地形的場地地震動反應(yīng)不同，突出地面丘陵各點地震動反應(yīng)均大于峽谷地形，且坡度較緩的坡面，其地震動反應(yīng)上升

4、也較緩；不同地震波輸入得到的場地地震動反應(yīng)不同，這與場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，三維模型的計算結(jié)果要小于二維模型的計算結(jié)果。
　?、垡砸粚嶋H工程橋梁為背景，基于ANSYS建立了三維有限元梁單元的高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋模型，以前述三維場地模型觀測點得到的地震動加速度作為多點激勵的地震動輸入，進行結(jié)構(gòu)的動力時程分析，研究地形效應(yīng)對大跨橋梁地震反應(yīng)的影響。在縱橋向

5、輸入地震波，發(fā)現(xiàn)在多點激勵下，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來看，考慮地形效應(yīng)進行多點激勵輸入后，橋墩的地震反應(yīng)相比于一致激勵小，而主梁以及梁墩固結(jié)處反應(yīng)增大。另外，柔性的高墩在多點激勵下的地震反應(yīng)相較于剛度大的低墩更小。因此，地形效應(yīng)對大跨橋梁地震反應(yīng)有不同程度的影響，對于復(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，并在某些部位加強抗震設(shè)計。
　　④為對比地形效應(yīng)對不同橋型