地震行波对跨河谷高墩大跨桥梁地震反应的影响
发布时间：2021-03-25 03:10
地震波行波效应会导致跨河谷高墩大跨桥梁各墩底基础处地震动到时产生差异,使桥梁结构地震反应变得更为复杂。通过构建高墩大跨桥梁结构模型,考虑墩高对称与非对称两种结构模型和不同频谱特性的地震动输入,采用大质量法开展了桥梁结构反应数值模拟,探讨了地震波斜入射的行波效应导致的桥梁各桥墩处输入地震动的时差对桥梁结构反应的影响。计算分析表明:①各桥墩处输入地震动的差异导致对称结构桥梁的反应出现极为不对称性,也加大了非对称结构桥梁的反应的复杂性;②桥梁结构反应内力改变且影响程度空间分布极为不均匀,高墩中间跨及高墩墩底受到影响较大;③随着地震波入射角度的加大,桥梁结构反应的改变程度总体呈增大趋势;④地震波入射角度对桥梁结构反应的影响特征与输入地震动的频谱特性密切相关。
【文章来源】：地震研究. 2020,43(03)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
桥梁计算模型1(a),模型2(b)结构示意图 及桥梁变截面箱梁和空心薄壁墩截面图(c)
表2 桥梁结构地震反应分析工况Tab.2 Analysis scheme of seismic response of bridge structures 桥梁结构计算模型 分析工况 地震波入射角/(°) 水平视波速/(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考虑到跨河谷场地高墩大跨桥梁结构地震破坏的部位特点,选取主梁主要节点L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7的轴力、剪力、弯矩以及各桥墩墩底节点P1,P2,P3,P4的剪力、弯矩进行具体计算分析研究。
表3 桥梁模型1和模型2在不同工况下的结构反应与一致地震动输入工况的相对变化(%)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 桥梁结构计算模型 反应量 观测点 主梁节点 桥墩节点 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 P1 P2 P3 P4 轴力最大值 工况② 9.7 -4.2 -15.5 -16.9 14.5 15 11.7 — — — — 工况③ 17 1.4 -11 -22 19.6 7 21 — — — — 模型1 剪力最大值 工况② 0 -7 -1.5 63.8 -3.3 0 -9.4 15.2 46.8 -24 -22 工况③ 5 -5.6 7.3 176 -9.6 -12 -20 17 75 -9.4 -31.7 弯矩最大值 工况② -3.4 7.8 -11.7 -7.3 3.4 -3.8 -4.7 9.5 47 -26 -15.7 工况③ -6.5 1 -23 -9.2 8.5 1.9 1.5 8.3 75.5 -11.5 -27.5 工况② 12.7 -4.3 -1 -11.6 -14.5 -15.4 -9.8 — — — — 轴力最大值 工况③ 20 3.4 -12 -22 -32 -28 -29 — — — — 工况④ -4.5 -9 -21 -29.6 -11.2 -2 18 — — — — 工况⑤ -13 -23 -38 -30.5 -8 3.2 15 — — — — 工况② -1.3 2 11.4 39 -4.6 -8 -9.7 13.5 50 -30 -22 模型2(EC记录) 剪力最大值 工况③ -6.6 -1.8 6.7 145 -11 -3.6 -20 12 80 -16 -31.6 工况④ 19 70 23.3 167 5 55 0 -20 -15 46.7 14.5 工况⑤ 22 88 42.7 179 2.5 86.5 1 -26.4 2.3 75 13.4 工况② 5.3 7.2 -11 -6 -1 -2.7 -0.7 8.4 52 -31 -26.5 弯矩最大值 工况③ -2.4 1 -24 -7.5 -6.3 -24 -3.6 6.6 82.6 -19 -37.5 工况④ 11 -4.6 13 -9 0.7 12.6 -1.7 -16 -13 46 -5.1 工况⑤ -2 -25 13 -12 -17.4 2.5 -11 -33.4 4.2 73.6 -6综上,在一致地震动输入下,左右对称的桥梁结构模型1具有对称性的反应,但在地震波斜入射时,桥梁结构反应变得极为不对称,使得桥梁结构一些部位的反应量增大一些部位的反应量减小,且影响十分显著。对于桥梁主梁反应,影响最大的是中间跨主梁(节点L4处),剪力最大值提高了176%;对于桥梁桥墩反应,影响最大的是中间的高墩,墩底剪力最大值提高了75%,墩底弯矩最大值提高了75.5%。
本文编号：3098908
【文章来源】：地震研究. 2020,43(03)北大核心CSCD
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桥梁计算模型1(a),模型2(b)结构示意图 及桥梁变截面箱梁和空心薄壁墩截面图(c)
表2 桥梁结构地震反应分析工况Tab.2 Analysis scheme of seismic response of bridge structures 桥梁结构计算模型 分析工况 地震波入射角/(°) 水平视波速/(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考虑到跨河谷场地高墩大跨桥梁结构地震破坏的部位特点,选取主梁主要节点L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7的轴力、剪力、弯矩以及各桥墩墩底节点P1,P2,P3,P4的剪力、弯矩进行具体计算分析研究。
表3 桥梁模型1和模型2在不同工况下的结构反应与一致地震动输入工况的相对变化(%)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 桥梁结构计算模型 反应量 观测点 主梁节点 桥墩节点 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 P1 P2 P3 P4 轴力最大值 工况② 9.7 -4.2 -15.5 -16.9 14.5 15 11.7 — — — — 工况③ 17 1.4 -11 -22 19.6 7 21 — — — — 模型1 剪力最大值 工况② 0 -7 -1.5 63.8 -3.3 0 -9.4 15.2 46.8 -24 -22 工况③ 5 -5.6 7.3 176 -9.6 -12 -20 17 75 -9.4 -31.7 弯矩最大值 工况② -3.4 7.8 -11.7 -7.3 3.4 -3.8 -4.7 9.5 47 -26 -15.7 工况③ -6.5 1 -23 -9.2 8.5 1.9 1.5 8.3 75.5 -11.5 -27.5 工况② 12.7 -4.3 -1 -11.6 -14.5 -15.4 -9.8 — — — — 轴力最大值 工况③ 20 3.4 -12 -22 -32 -28 -29 — — — — 工况④ -4.5 -9 -21 -29.6 -11.2 -2 18 — — — — 工况⑤ -13 -23 -38 -30.5 -8 3.2 15 — — — — 工况② -1.3 2 11.4 39 -4.6 -8 -9.7 13.5 50 -30 -22 模型2(EC记录) 剪力最大值 工况③ -6.6 -1.8 6.7 145 -11 -3.6 -20 12 80 -16 -31.6 工况④ 19 70 23.3 167 5 55 0 -20 -15 46.7 14.5 工况⑤ 22 88 42.7 179 2.5 86.5 1 -26.4 2.3 75 13.4 工况② 5.3 7.2 -11 -6 -1 -2.7 -0.7 8.4 52 -31 -26.5 弯矩最大值 工况③ -2.4 1 -24 -7.5 -6.3 -24 -3.6 6.6 82.6 -19 -37.5 工况④ 11 -4.6 13 -9 0.7 12.6 -1.7 -16 -13 46 -5.1 工况⑤ -2 -25 13 -12 -17.4 2.5 -11 -33.4 4.2 73.6 -6综上,在一致地震动输入下,左右对称的桥梁结构模型1具有对称性的反应,但在地震波斜入射时,桥梁结构反应变得极为不对称,使得桥梁结构一些部位的反应量增大一些部位的反应量减小,且影响十分显著。对于桥梁主梁反应,影响最大的是中间跨主梁(节点L4处),剪力最大值提高了176%;对于桥梁桥墩反应,影响最大的是中间的高墩,墩底剪力最大值提高了75%,墩底弯矩最大值提高了75.5%。
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