地震行波對跨河谷高墩大跨橋梁地震反應(yīng)的影響
發(fā)布時間：2021-03-25 03:10
地震波行波效應(yīng)會導(dǎo)致跨河谷高墩大跨橋梁各墩底基礎(chǔ)處地震動到時產(chǎn)生差異,使橋梁結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)變得更為復(fù)雜。通過構(gòu)建高墩大跨橋梁結(jié)構(gòu)模型,考慮墩高對稱與非對稱兩種結(jié)構(gòu)模型和不同頻譜特性的地震動輸入,采用大質(zhì)量法開展了橋梁結(jié)構(gòu)反應(yīng)數(shù)值模擬,探討了地震波斜入射的行波效應(yīng)導(dǎo)致的橋梁各橋墩處輸入地震動的時差對橋梁結(jié)構(gòu)反應(yīng)的影響。計算分析表明:①各橋墩處輸入地震動的差異導(dǎo)致對稱結(jié)構(gòu)橋梁的反應(yīng)出現(xiàn)極為不對稱性,也加大了非對稱結(jié)構(gòu)橋梁的反應(yīng)的復(fù)雜性;②橋梁結(jié)構(gòu)反應(yīng)內(nèi)力改變且影響程度空間分布極為不均勻,高墩中間跨及高墩墩底受到影響較大;③隨著地震波入射角度的加大,橋梁結(jié)構(gòu)反應(yīng)的改變程度總體呈增大趨勢;④地震波入射角度對橋梁結(jié)構(gòu)反應(yīng)的影響特征與輸入地震動的頻譜特性密切相關(guān)。
【文章來源】：地震研究. 2020,43(03)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
橋梁計算模型1(a),模型2(b)結(jié)構(gòu)示意圖 及橋梁變截面箱梁和空心薄壁墩截面圖(c)
表2 橋梁結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析工況Tab.2 Analysis scheme of seismic response of bridge structures 橋梁結(jié)構(gòu)計算模型 分析工況 地震波入射角/(°) 水平視波速/(m·s-1) ① 0 ∞ 模型1 ② 30 2 000 ③ 60 1 155 ① 0 ∞ ② 30 2 000 模型2 ③ 60 1 155 ④ -30 2 000 ⑤ -60 1 155考慮到跨河谷場地高墩大跨橋梁結(jié)構(gòu)地震破壞的部位特點(diǎn),選取主梁主要節(jié)點(diǎn)L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7的軸力、剪力、彎矩以及各橋墩墩底節(jié)點(diǎn)P1,P2,P3,P4的剪力、彎矩進(jìn)行具體計算分析研究。
表3 橋梁模型1和模型2在不同工況下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)與一致地震動輸入工況的相對變化(%)Tab.3 The relative error between structural response and uniform ground motion input under different working conditions of bridge model 1 and bridge model 2 橋梁結(jié)構(gòu)計算模型 反應(yīng)量 觀測點(diǎn) 主梁節(jié)點(diǎn) 橋墩節(jié)點(diǎn) L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 P1 P2 P3 P4 軸力最大值 工況② 9.7 -4.2 -15.5 -16.9 14.5 15 11.7 — — — — 工況③ 17 1.4 -11 -22 19.6 7 21 — — — — 模型1 剪力最大值 工況② 0 -7 -1.5 63.8 -3.3 0 -9.4 15.2 46.8 -24 -22 工況③ 5 -5.6 7.3 176 -9.6 -12 -20 17 75 -9.4 -31.7 彎矩最大值 工況② -3.4 7.8 -11.7 -7.3 3.4 -3.8 -4.7 9.5 47 -26 -15.7 工況③ -6.5 1 -23 -9.2 8.5 1.9 1.5 8.3 75.5 -11.5 -27.5 工況② 12.7 -4.3 -1 -11.6 -14.5 -15.4 -9.8 — — — — 軸力最大值 工況③ 20 3.4 -12 -22 -32 -28 -29 — — — — 工況④ -4.5 -9 -21 -29.6 -11.2 -2 18 — — — — 工況⑤ -13 -23 -38 -30.5 -8 3.2 15 — — — — 工況② -1.3 2 11.4 39 -4.6 -8 -9.7 13.5 50 -30 -22 模型2(EC記錄) 剪力最大值 工況③ -6.6 -1.8 6.7 145 -11 -3.6 -20 12 80 -16 -31.6 工況④ 19 70 23.3 167 5 55 0 -20 -15 46.7 14.5 工況⑤ 22 88 42.7 179 2.5 86.5 1 -26.4 2.3 75 13.4 工況② 5.3 7.2 -11 -6 -1 -2.7 -0.7 8.4 52 -31 -26.5 彎矩最大值 工況③ -2.4 1 -24 -7.5 -6.3 -24 -3.6 6.6 82.6 -19 -37.5 工況④ 11 -4.6 13 -9 0.7 12.6 -1.7 -16 -13 46 -5.1 工況⑤ -2 -25 13 -12 -17.4 2.5 -11 -33.4 4.2 73.6 -6綜上,在一致地震動輸入下,左右對稱的橋梁結(jié)構(gòu)模型1具有對稱性的反應(yīng),但在地震波斜入射時,橋梁結(jié)構(gòu)反應(yīng)變得極為不對稱,使得橋梁結(jié)構(gòu)一些部位的反應(yīng)量增大一些部位的反應(yīng)量減小,且影響十分顯著。對于橋梁主梁反應(yīng),影響最大的是中間跨主梁(節(jié)點(diǎn)L4處),剪力最大值提高了176%;對于橋梁橋墩反應(yīng),影響最大的是中間的高墩,墩底剪力最大值提高了75%,墩底彎矩最大值提高了75.5%。
本文編號：3098908
【文章來源】：地震研究. 2020,43(03)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
橋梁計算模型1(a),模型2(b)結(jié)構(gòu)示意圖 及橋梁變截面箱梁和空心薄壁墩截面圖(c)
表2 橋梁結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析工況Tab.2 Analysis scheme of seismic response of bridge structures 橋梁結(jié)構(gòu)計算模型 分析工況 地震波入射角/(°) 水平視波速/(m·s-1) ① 0 ∞ 模型1 ② 30 2 000 ③ 60 1 155 ① 0 ∞ ② 30 2 000 模型2 ③ 60 1 155 ④ -30 2 000 ⑤ -60 1 155考慮到跨河谷場地高墩大跨橋梁結(jié)構(gòu)地震破壞的部位特點(diǎn),選取主梁主要節(jié)點(diǎn)L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7的軸力、剪力、彎矩以及各橋墩墩底節(jié)點(diǎn)P1,P2,P3,P4的剪力、彎矩進(jìn)行具體計算分析研究。
表3 橋梁模型1和模型2在不同工況下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)與一致地震動輸入工況的相對變化(%)Tab.3 The relative error between structural response and uniform ground motion input under different working conditions of bridge model 1 and bridge model 2 橋梁結(jié)構(gòu)計算模型 反應(yīng)量 觀測點(diǎn) 主梁節(jié)點(diǎn) 橋墩節(jié)點(diǎn) L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 P1 P2 P3 P4 軸力最大值 工況② 9.7 -4.2 -15.5 -16.9 14.5 15 11.7 — — — — 工況③ 17 1.4 -11 -22 19.6 7 21 — — — — 模型1 剪力最大值 工況② 0 -7 -1.5 63.8 -3.3 0 -9.4 15.2 46.8 -24 -22 工況③ 5 -5.6 7.3 176 -9.6 -12 -20 17 75 -9.4 -31.7 彎矩最大值 工況② -3.4 7.8 -11.7 -7.3 3.4 -3.8 -4.7 9.5 47 -26 -15.7 工況③ -6.5 1 -23 -9.2 8.5 1.9 1.5 8.3 75.5 -11.5 -27.5 工況② 12.7 -4.3 -1 -11.6 -14.5 -15.4 -9.8 — — — — 軸力最大值 工況③ 20 3.4 -12 -22 -32 -28 -29 — — — — 工況④ -4.5 -9 -21 -29.6 -11.2 -2 18 — — — — 工況⑤ -13 -23 -38 -30.5 -8 3.2 15 — — — — 工況② -1.3 2 11.4 39 -4.6 -8 -9.7 13.5 50 -30 -22 模型2(EC記錄) 剪力最大值 工況③ -6.6 -1.8 6.7 145 -11 -3.6 -20 12 80 -16 -31.6 工況④ 19 70 23.3 167 5 55 0 -20 -15 46.7 14.5 工況⑤ 22 88 42.7 179 2.5 86.5 1 -26.4 2.3 75 13.4 工況② 5.3 7.2 -11 -6 -1 -2.7 -0.7 8.4 52 -31 -26.5 彎矩最大值 工況③ -2.4 1 -24 -7.5 -6.3 -24 -3.6 6.6 82.6 -19 -37.5 工況④ 11 -4.6 13 -9 0.7 12.6 -1.7 -16 -13 46 -5.1 工況⑤ -2 -25 13 -12 -17.4 2.5 -11 -33.4 4.2 73.6 -6綜上,在一致地震動輸入下,左右對稱的橋梁結(jié)構(gòu)模型1具有對稱性的反應(yīng),但在地震波斜入射時,橋梁結(jié)構(gòu)反應(yīng)變得極為不對稱,使得橋梁結(jié)構(gòu)一些部位的反應(yīng)量增大一些部位的反應(yīng)量減小,且影響十分顯著。對于橋梁主梁反應(yīng),影響最大的是中間跨主梁(節(jié)點(diǎn)L4處),剪力最大值提高了176%;對于橋梁橋墩反應(yīng),影響最大的是中間的高墩,墩底剪力最大值提高了75%,墩底彎矩最大值提高了75.5%。
本文編號：3098908
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