連續(xù)剛構(gòu)橋橋梁抗震分析word

1、抗震分析 1 橋梁結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析方法 1.1 概述結(jié)構(gòu)地震反反應(yīng)分析析分為兩兩種：一一種是以以地震運(yùn)運(yùn)動(dòng)為確確定過(guò)程程的確定定性地震震反應(yīng)分分析，另另一種是是以地震震運(yùn)動(dòng)為為隨機(jī)過(guò)過(guò)程的概概率性地地震反應(yīng)應(yīng)分析。目目前概率率性地震震反應(yīng)分分析方法法還不成成熟，世世界各國(guó)國(guó)的橋梁梁抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范中普遍遍采用確確定性地地震反應(yīng)應(yīng)分析方方法。在確定性的的地震反反應(yīng)分析析時(shí)，是是把研究究的橋梁梁結(jié)構(gòu)作作為一個(gè)個(gè)系統(tǒng)，在在采用有有限元法法時(shí)，即即把結(jié)構(gòu)構(gòu)處理為為若干離離散單元元在有限限個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)處連接接起來(lái)的的一個(gè)集集合體，而而把地面面運(yùn)動(dòng)看看成是對(duì)對(duì)系統(tǒng)的的輸入，系系統(tǒng)的輸輸出即是是地震反反應(yīng)。結(jié)結(jié)

2、構(gòu)地震震反應(yīng)分分析方法法的演變變依賴于于地震理理論的發(fā)發(fā)展。地地震理論論也稱地地震作用用理論，它它研究地地震時(shí)地地面運(yùn)動(dòng)動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)產(chǎn)生的的動(dòng)態(tài)效效應(yīng)。隨隨著地震震作用理理論的演演變，產(chǎn)產(chǎn)生了三三種確定定性地震震反應(yīng)分分析的方方法，即即靜力法法，反應(yīng)應(yīng)譜法和和動(dòng)態(tài)時(shí)時(shí)程分析析法。 1.2 反應(yīng)譜譜分析法法反應(yīng)譜理論論考慮了了結(jié)構(gòu)的的動(dòng)力特特性和場(chǎng)場(chǎng)地條件件的影響響。對(duì)單單自由度度結(jié)構(gòu)，已已知結(jié)構(gòu)構(gòu)的阻尼尼比，對(duì)對(duì)給定的的地震輸輸入，按按結(jié)構(gòu)固固有周期期變化的的結(jié)構(gòu)最最大地震震反應(yīng)值值組成的的曲線，稱稱為反應(yīng)應(yīng)譜。反反應(yīng)譜有有速度反反應(yīng)譜，位位移反應(yīng)應(yīng)譜和加加速度反反應(yīng)譜。為為數(shù)較多多的若干干地震

3、記記錄的反反應(yīng)譜曲曲線的平平均化、光光滑化可可得到設(shè)設(shè)計(jì)反應(yīng)應(yīng)譜。反反應(yīng)譜法法是當(dāng)前前結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)中廣泛泛使用的的方法，它它是采用用“地震荷荷載”的概念念，從地地震動(dòng)出出發(fā)求結(jié)結(jié)構(gòu)的最最大地震震反應(yīng)，同同時(shí)考慮慮了地面面運(yùn)動(dòng)和和結(jié)構(gòu)的的動(dòng)力特特性。反應(yīng)譜方法法用于抗抗震計(jì)算算包括三三個(gè)基本本步驟：第一步步根據(jù)強(qiáng)強(qiáng)震記錄錄統(tǒng)計(jì)分分析出用用于設(shè)計(jì)計(jì)的地震震動(dòng)反應(yīng)應(yīng)譜；第第二步是是將結(jié)構(gòu)構(gòu)振動(dòng)方方程進(jìn)行行振型分分解，將將位移用用振型廣廣義坐標(biāo)標(biāo)表示，而而廣義坐坐標(biāo)的最最大值由由第一步步中所得得的反應(yīng)應(yīng)譜求得得；第三三步，各各項(xiàng)反應(yīng)應(yīng)量的最最大值可可通過(guò)適適當(dāng)?shù)姆椒椒▽⒏鞲髡裥头捶磻?yīng)最大大值進(jìn)行行

4、組合得得到。由由它的計(jì)計(jì)算方法法，可以以看出反反應(yīng)譜理理論是建建立在以以下基本本假定的的基礎(chǔ)上上：（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)的地震震反應(yīng)是是線彈性性的，可可以采用用疊加原原理進(jìn)行行振型組組合；（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)物所有有支承處處的地震震動(dòng)完全全相同；（3）結(jié)構(gòu)構(gòu)物最不不利地震震反應(yīng)為為其最大大地震反反應(yīng)；（4）地震震動(dòng)的過(guò)過(guò)程是平平穩(wěn)隨機(jī)機(jī)過(guò)程。 1.3 動(dòng)態(tài)時(shí)時(shí)程分析析法 早期，重重要的建建筑物、大大跨橋梁梁和其它它特殊結(jié)結(jié)構(gòu)物采采用多節(jié)節(jié)點(diǎn)多自自由度的的結(jié)構(gòu)有有限元?jiǎng)觿?dòng)力計(jì)算算圖式，把把地震強(qiáng)強(qiáng)迫振動(dòng)動(dòng)的激振振地震加加速度時(shí)時(shí)程直接接輸入，對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行地震震時(shí)程反反應(yīng)分析析，這通通稱為動(dòng)動(dòng)態(tài)時(shí)程程分析。動(dòng)動(dòng)態(tài)

5、時(shí)程程分析法法從選定定的地震震動(dòng)輸入入(地震動(dòng)動(dòng)加速度度時(shí)程)出發(fā)，采采用多節(jié)節(jié)點(diǎn)多自自由度的的結(jié)構(gòu)有有限元?jiǎng)觿?dòng)力計(jì)算算模型建建立地震震動(dòng)方程程，采用用逐步積積分法對(duì)對(duì)方程進(jìn)進(jìn)行求解解，計(jì)算算地震過(guò)過(guò)程中每每一瞬時(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)的的位移、速速度和加加速度反反應(yīng)，從從而可以以分析出出結(jié)構(gòu)在在地震作作用下彈彈性和非非彈性階階段的內(nèi)內(nèi)力變化化以及構(gòu)構(gòu)件逐步步開裂、損損壞直至至倒塌的的全過(guò)程程。動(dòng)態(tài)時(shí)程分分析法可可以精確確地考慮慮結(jié)構(gòu)、土土和深基基礎(chǔ)相互互作用、地地震波相相位差及及不同地地震波多多分量多多點(diǎn)輸入入等因素素建立結(jié)結(jié)構(gòu)動(dòng)力力計(jì)算圖圖式和相相應(yīng)地震震振動(dòng)方方程。此外，動(dòng)態(tài)態(tài)時(shí)程分分析法可可以使橋橋梁

6、的抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)從單一一的強(qiáng)度度保證轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入強(qiáng)度度、變形形(延性)的雙重重保證，同同時(shí)使工工程師們們更清楚楚結(jié)構(gòu)地地震動(dòng)力力破壞的的機(jī)理和和提高橋橋梁抗震震能力的的合理途途徑。 1.4 地震波波的選擇擇和輸入入模式在結(jié)構(gòu)時(shí)程程分析時(shí)時(shí)，地震震動(dòng)加速速度過(guò)程程是不可可缺少的的，結(jié)構(gòu)構(gòu)的計(jì)算算結(jié)果也也取決于于輸入的的加速度度時(shí)程。在在研究結(jié)結(jié)構(gòu)的確確定性地地震反應(yīng)應(yīng)分析時(shí)時(shí)，必須須根據(jù)場(chǎng)場(chǎng)地土與與土質(zhì)的的振動(dòng)特特性選擇擇合適的的地震記記錄作為為系統(tǒng)的的輸入。目前，在抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)中或在在實(shí)際的的結(jié)構(gòu)地地震分析析中，選選擇合適適的地震震動(dòng)加速速度時(shí)程程記錄一一般有下下列四種種方法：（1）直接接利用強(qiáng)強(qiáng)震記

7、錄錄。在使使用時(shí)必必須注意意測(cè)得該該記錄所所在地的的場(chǎng)地地地質(zhì)條件件與所計(jì)計(jì)算的橋橋梁所在在地的場(chǎng)場(chǎng)地地質(zhì)質(zhì)條件的的相近性性。（2）在結(jié)結(jié)構(gòu)所在在地震區(qū)區(qū)缺乏強(qiáng)強(qiáng)震觀測(cè)測(cè)記錄時(shí)時(shí)，可采采用相似似場(chǎng)地土土與土質(zhì)質(zhì)條件下下已觀測(cè)測(cè)到的其其他地區(qū)區(qū)的地震震記錄。（3）可用用規(guī)范反反應(yīng)譜為為目標(biāo)合合成人工工規(guī)范化化地震波波作為輸輸入地震震記錄。（4）對(duì)于于重要性性結(jié)構(gòu)物物可以采采用上述述方法選選擇合適適的地震震記錄外外，更合合理的應(yīng)應(yīng)該作結(jié)結(jié)構(gòu)場(chǎng)址址上的地地震危險(xiǎn)險(xiǎn)性分析析，對(duì)該該場(chǎng)址上上強(qiáng)地震震動(dòng)作經(jīng)經(jīng)驗(yàn)性和和理論性性的估計(jì)計(jì)，從大大量實(shí)際際地震記記錄的統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特征征出發(fā)，通通過(guò)數(shù)學(xué)學(xué)、力學(xué)學(xué)等解析析

8、方法計(jì)計(jì)算基巖巖、覆蓋蓋土層中中地震加加速度時(shí)時(shí)程作為為輸入地地震波。在地震動(dòng)特特性中，對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)破破壞有重重要影響響的因素素為地震震動(dòng)強(qiáng)度度、頻譜譜特性和和強(qiáng)震持持續(xù)時(shí)間間等。地地震動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)度一般般由地震震動(dòng)加速速度峰值值大小來(lái)來(lái)表示，頻頻譜特性性可由地地震動(dòng)加加速度時(shí)時(shí)程的主主要周期期表示，它它受許多多因素的的影響，如如震源的的特性、震震中距離離、場(chǎng)地地條件等等。因此此在選擇擇強(qiáng)震記記錄時(shí)，除除了最大大峰值加加速度應(yīng)應(yīng)符合橋橋梁所在在地區(qū)的的烈度要要求外，場(chǎng)場(chǎng)地條件件也應(yīng)盡盡量接近近，也就就是該地地震加速速度時(shí)程程的主要要周期應(yīng)應(yīng)盡量接接近于橋橋址場(chǎng)地地的卓越越周期。地震動(dòng)的輸輸入模式式直接關(guān)

9、關(guān)系到地地震反應(yīng)應(yīng)分析的的結(jié)果，要要根據(jù)實(shí)實(shí)際情況況慎重選選取。規(guī)規(guī)范規(guī)定定，對(duì)于于抗震設(shè)設(shè)防烈度度為9度的懸懸臂結(jié)構(gòu)構(gòu)和預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土剛構(gòu)構(gòu)橋等，應(yīng)應(yīng)考慮豎豎向地震震作用與與水平地地震作用用的不利利組合。地震動(dòng)的輸輸入模式式又可分分為同步步、不同同步單點(diǎn)點(diǎn)輸入和和同步、不不同步多多點(diǎn)輸入入。對(duì)于于中、小小橋梁，可可假設(shè)所所有支承承點(diǎn)上的的水平地地面運(yùn)動(dòng)動(dòng)都是相相同的，因因而進(jìn)行行同步輸輸入。對(duì)對(duì)于橋梁梁長(zhǎng)度(或單跨跨跨度)很大的的橋梁，各各支承點(diǎn)點(diǎn)可能位位于顯著著不同的的場(chǎng)地土土上，因因此應(yīng)考考慮地面面運(yùn)動(dòng)的的空間變變化性，進(jìn)進(jìn)行多點(diǎn)點(diǎn)輸入。2 橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)動(dòng)力力特性 2.1 動(dòng)態(tài)地地震力計(jì)

10、計(jì)算方法法計(jì)算地震力力常用的的方法有有逆迭代代法、Reiileiigh-Rittz法、Jaccobii法、R1ttZ向量迭迭代法、子子空間迭迭代法和和LarriCZZO、向量量迭代法法等。本設(shè)計(jì)中，MIDDAS中采用用的是Reyyleiigh-Rittz法分析析。Reyleeighh-Riitz法分析析進(jìn)行抗抗震是在在n維矢量量空間的的一個(gè)子子空間中中，尋找找Reyyleiigh商的駐駐值點(diǎn)(即對(duì)應(yīng)應(yīng)的近似似特征向向量)和相應(yīng)應(yīng)的駐值值(即對(duì)應(yīng)應(yīng)的近似似特征值值)。對(duì)于于簡(jiǎn)單的的結(jié)構(gòu)，選選取合適適的初始始子空間間比較容容易，Reyyleiigh-Rittz法可以以得到很很好的近近似解；但是對(duì)對(duì)

11、于大型型的復(fù)雜雜結(jié)構(gòu)系系統(tǒng)，選選取合適適的初始始子空間間并不容容易。Reyyleiigh-Rittz法實(shí)際際上把n階特征征值問(wèn)題題規(guī)?？s縮小了，從n階縮小到s階，當(dāng)計(jì)算結(jié)果的精度與給定的s個(gè)初始向量的準(zhǔn)確程度有關(guān)，初始向量越接近結(jié)構(gòu)的振型，計(jì)算的精度就越高； 2.2 樁基模模擬（1）樁基基模擬的的必要性性地震時(shí)，上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)的慣性性力通過(guò)過(guò)基礎(chǔ)反反饋給地地基，會(huì)會(huì)使地基基產(chǎn)生變變形。在在較硬的的土層中中，這種種變形遠(yuǎn)遠(yuǎn)比地震震波產(chǎn)生生的變形形小，因因此，當(dāng)當(dāng)橋梁建建在堅(jiān)硬硬的地基基上時(shí)，往往往用剛剛性地基基模型對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行地震震反應(yīng)分分析，這這一假設(shè)設(shè)基本上上是符合合實(shí)際的的。然而而，當(dāng)橋橋

12、梁建于于軟弱土土層時(shí)，地地基的變變形會(huì)使使上部結(jié)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生生移動(dòng)和和擺動(dòng)，從從而導(dǎo)致致上部結(jié)結(jié)構(gòu)的實(shí)實(shí)際運(yùn)動(dòng)動(dòng)和按剛剛性地基基假定計(jì)計(jì)算的結(jié)結(jié)果有較較大的差差別，這這是由地地基與結(jié)結(jié)構(gòu)的動(dòng)動(dòng)力相互互作用引引起的。當(dāng)?shù)卣鹉芰苛枯斎虢Y(jié)結(jié)構(gòu)物并并引起振振動(dòng)以后后，上部部結(jié)構(gòu)的的振動(dòng)通通過(guò)基礎(chǔ)礎(chǔ)反饋給給地基，從從而改變變地震運(yùn)運(yùn)動(dòng)的頻頻譜組成成，使接接近于結(jié)結(jié)構(gòu)物自自振頻率率的分量量獲得加加強(qiáng)，同同時(shí)地基基加速度度幅值較較鄰近自自由場(chǎng)地地小。地地基的柔柔性改變變了上部部結(jié)構(gòu)的的動(dòng)力特特性，使使整個(gè)結(jié)結(jié)構(gòu)的周周期延長(zhǎng)長(zhǎng)，改變變了結(jié)構(gòu)構(gòu)的阻尼尼。有相相當(dāng)一部部分能量量通過(guò)地地基土的的滯回作作用和波波輻射作作

13、用耗散散在土壤壤中。因因此，在在計(jì)算結(jié)結(jié)構(gòu)地震震反應(yīng)時(shí)時(shí)考慮地地基與結(jié)結(jié)構(gòu)的相相互作用用是完全全必要的的。（2）樁基基模擬建立模型的的原則之之一就是是要使所所建的模模型與實(shí)實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)物盡量量接近，其其中當(dāng)然然也包括括基礎(chǔ)的的模擬。若若不模擬擬樁基礎(chǔ)礎(chǔ)，在承承臺(tái)下面面就應(yīng)該該添加完完全固結(jié)結(jié)的邊界界條件，但但實(shí)際上上，各個(gè)個(gè)土層都都會(huì)不可可避免地地產(chǎn)生橫橫向、豎豎向的變變形，因因此考慮慮樁土效效應(yīng)可以以使結(jié)果果更接近近真實(shí)值值。 下面用用m法計(jì)算算樁基礎(chǔ)礎(chǔ)的水平平位移，此此方法將將作以下下幾點(diǎn)假假定：將土看作作彈性變變形介質(zhì)質(zhì)，其地地基系數(shù)數(shù)在地面面（或沖沖刷線）處處為零，并并隨深度度成比例例增

14、長(zhǎng)；基礎(chǔ)與土土之間的的粘著力力和摩阻阻力均不不予考慮慮；在水平力力和豎直直力作用用下，任任何深度度處土的的壓縮性性均用地地基系數(shù)數(shù)表示。樁的計(jì)算寬寬度：模型中的等等代土彈彈簧根據(jù)據(jù)規(guī)范中中的“m”值法計(jì)計(jì)算各參參數(shù)。對(duì)對(duì)于各樁樁的計(jì)算算寬度，按按規(guī)范公公式計(jì)算算如表 1： （ 1）式中，樁樁基截面面形狀換換算形狀狀；受力換算算系數(shù)；樁間相互互作用系系數(shù)。 表 1樁的的計(jì)算寬寬度樁徑1.5m部位中間墩橫向向中間墩縱向向計(jì)算寬度1.50331.5033地基土一共共包括五五層:第一層層為軟塑塑黏土，土土層厚度度為6m；第二二層為硬硬塑黏土土，土層層厚度為為6m；第三三層為堅(jiān)堅(jiān)硬、半半堅(jiān)硬黏黏土，土土

15、層厚度度為8m；第四四層為礫礫巖、礫礫石，土土層厚度度為12m；第五五層為卵卵石及堅(jiān)堅(jiān)硬礫石石，土層層厚度為為18m。選定定第五層層為持力力層，樁樁端進(jìn)入入持力層層8m，樁長(zhǎng)40m。由公路橋橋涵地基基與基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計(jì)（JTG D63-2007）規(guī)范得各土層的相應(yīng)m值見(jiàn)表 -2：表 2各土土層土的的比例系系數(shù)土層第一層第二層第三層第四層第五層各土層等代代剛度計(jì)計(jì)算步驟驟：= 1 * GB3 根據(jù)地地基基礎(chǔ)礎(chǔ)規(guī)范中中給出的的m法計(jì)算算樁基的的土彈簧簧的基本本公式： （7-2）式中： 各土層層厚度；基礎(chǔ)的計(jì)計(jì)算寬度度；地基土的的比例系系數(shù)各土層中中點(diǎn)距地地面的距距離= 2 * GB3 當(dāng)基礎(chǔ)礎(chǔ)在平行行于

16、外力力作用方方向由多多根樁組組成時(shí)，樁樁的計(jì)算算寬度可可按下式式計(jì)算 （ 3）地面或局部部沖刷線線以下樁樁的計(jì)算算埋入深深度可按按下式計(jì)計(jì)算 （ 4）本設(shè)計(jì)中，橫橫橋向以以及縱橋橋向均有有4根樁，故故兩個(gè)方方向上的的計(jì)算相相同，=1.55m，=3.5m，故可可得m=3.5mm0.6=44.5mm式中，平平行于水水平力作作用方向向上的樁樁間凈距距。又有，式中，平平行于水水平力作作用方向向的樁間間相互影影響系數(shù)數(shù)；與平行于于水平力力作用方方向的一一排樁的的樁數(shù)n有關(guān)的的系數(shù)，當(dāng)n=1時(shí)，=1.0；n=2時(shí)，=0.6；n=3時(shí)，=0.5；n=4時(shí)，=0.45。故，帶入入（ 3）得到到m現(xiàn)在只需將將得

17、到的的、值帶入入（ 2）即可可得到值值。橋梁的地震震反應(yīng)分分析研究究中，考考慮樁-土共同同作用時(shí)時(shí)，在力力學(xué)圖式式中作如如下處理理。假定定土介質(zhì)質(zhì)是線彈彈性的連連續(xù)介質(zhì)質(zhì)，等代代土彈簧簧剛度由由土介質(zhì)質(zhì)的動(dòng)力力m值計(jì)算算?！癿法”是我國(guó)國(guó)公路橋橋梁設(shè)計(jì)計(jì)中常用用的樁基基靜力設(shè)設(shè)計(jì)方法法。在此此采用的的動(dòng)力mm值最好好以實(shí)測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)為為依據(jù)。由由地基比比例系數(shù)數(shù)的定義義可表示示為 （ 5）式中中，土體對(duì)對(duì)樁的橫橫向抗力力；z土層的的深度；樁在深度度z處的橫橫向位移移(即該處處土的橫橫向變位位值)。由此，可求求出等代代土彈簧簧的剛度度為 （ 6）式中，a為為土層的的厚度，為該土層在垂直于計(jì)算模型所在

18、平面的方向上的寬度，從而計(jì)算得出各樁基節(jié)點(diǎn)土彈簧的等待剛度見(jiàn)表 3表 3各土土層等代代土彈簧簧剛度計(jì)計(jì)算結(jié)果果土層（m）（橫向）（縱向）Z（m）橫向（kNN/m）縱向（kNN/m）131.50331.503380001.5541088541088231.50331.503380004.516232241623224331.50331.50331500007.55072662.555072662.55431.50331.503315000010.57101667.557101667.55541.50331.5033250000142104220021042200641.50331.5033250

19、000182705440027054400741.50331.5033500000226613220066132200841.50331.5033500000267815660078156600941.50331.50335000003090180000901800001041.50331.5033100000034204400800020440080001141.50331.503310000003822845560002284556000土彈簧模擬擬模型示示意圖見(jiàn)見(jiàn)圖 1。圖 1樁樁基土彈彈簧模擬擬示意圖圖 2.3 橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)模型型建立結(jié)構(gòu)的力學(xué)學(xué)模型是是進(jìn)行結(jié)結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)動(dòng)力分析析時(shí)所采采

20、用的能能夠反映映結(jié)構(gòu)力力學(xué)性能能和構(gòu)造造特點(diǎn)的的計(jì)算圖圖式。目目前對(duì)橋橋梁的地地震反應(yīng)應(yīng)分析都都是建立立在對(duì)實(shí)實(shí)橋進(jìn)行行合理簡(jiǎn)簡(jiǎn)化所得得模型基基礎(chǔ)上進(jìn)進(jìn)行的，所所以地震震反應(yīng)結(jié)結(jié)果的正正確與否否很大程程度上取取決于模模型建立立的是否否合理，是是否能用用來(lái)真實(shí)實(shí)地模擬擬實(shí)際結(jié)結(jié)構(gòu)。因因此，正正確建立立結(jié)構(gòu)的的動(dòng)力計(jì)計(jì)算模型型是進(jìn)行行地震反反應(yīng)分析析的首要要前提。本本文在建建立結(jié)構(gòu)構(gòu)模型時(shí)時(shí)主要有有以下幾幾點(diǎn)考慮慮：（1）模型型中各個(gè)個(gè)部分采采用的單單元類型型以及結(jié)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)單元的的劃分，一一定要盡盡可能地地再現(xiàn)真真實(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)的力學(xué)學(xué)特點(diǎn)和和構(gòu)造特特點(diǎn)；（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)部各各個(gè)獨(dú)立立部分之之間的連連接

21、，一一定要符符合實(shí)際際情況；（3）整個(gè)個(gè)結(jié)構(gòu)體體系的邊邊界條件件，一定定要盡可可能地準(zhǔn)準(zhǔn)確，接接近真實(shí)實(shí)情況。根據(jù)以上情情況確定定的抗震震分析模模型見(jiàn)圖圖 2。圖2抗震分分析模型型 2.4 連續(xù)剛剛構(gòu)橋自自振特性性計(jì)算用模態(tài)分析析可確定定結(jié)構(gòu)的的固有頻頻率(自振頻頻率)和振型型。固有有頻率和和振型是是結(jié)構(gòu)動(dòng)動(dòng)力計(jì)算算中的重重要參數(shù)數(shù)。橋梁梁的自振振特性反反應(yīng)了橋橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)自身固固有的動(dòng)動(dòng)力性態(tài)態(tài)。表 4列出了了前十階階有樁與與無(wú)樁自自振頻率率對(duì)比。表 4全橋橋空間模模型前10階有樁樁和無(wú)樁樁自振頻頻率模態(tài)次序有樁（考慮慮樁土效效應(yīng)）無(wú)樁自振頻率振型特點(diǎn)自振頻率10.22999355全橋縱向振振

22、動(dòng)0.2400792220.31774655全橋一階對(duì)對(duì)稱橫彎彎0.3677577730.61444622全橋一階反反對(duì)稱橫橫彎0.6633495540.85007933主梁一階對(duì)對(duì)稱豎彎彎0.8766235551.20330099右主墩順橋橋向振動(dòng)動(dòng)1.2100465561.39993666主梁二階對(duì)對(duì)稱橫彎彎1.4233379971.77005200左主墩順橋橋向振動(dòng)動(dòng)1.7977955582.08551755左右主墩順順橋向振振動(dòng)2.0899468892.59557744主梁二階對(duì)對(duì)稱豎彎彎2.66445577102.86669644主梁二階反反對(duì)稱橫橫彎3.07884233從上表可以以

23、看出：（1）考慮慮與不考考慮樁土土效應(yīng)對(duì)對(duì)于橋梁梁結(jié)構(gòu)的的動(dòng)力特特性有明明顯的差差別，前前者各階階的自振振頻率比比后者小小，說(shuō)明明考慮樁樁土效應(yīng)應(yīng)減小了了結(jié)構(gòu)的的自由度度，因此此考慮樁樁土效應(yīng)應(yīng)在抗震震分析中中是很必必要的。（2）橋跨跨結(jié)構(gòu)縱縱向基本本頻率為為0.22299935 Hz，橫向向基本頻頻率為0.33174465 Hz，說(shuō)明明受到柔柔性高墩墩的影響響，結(jié)構(gòu)構(gòu)縱、橫橫向基本本頻率較較低，在在低階頻頻率中未未出現(xiàn)扭扭轉(zhuǎn)相關(guān)關(guān)振型，說(shuō)說(shuō)明箱梁梁的抗扭扭剛度較較大，橫橫截面抗抗扭變形形能力較較強(qiáng)，扭扭轉(zhuǎn)頻率率較高。下面列舉了了樁土作作用下結(jié)結(jié)構(gòu)的主主要振型型：圖3第一階階主振型型（f=00

24、.22299335）圖 4第八八階主振振型（f=22.08851775）圖 5第十十二階主主振型（f=22.97712226）圖 6第二二十階主主振型3 連續(xù)剛剛構(gòu)橋的的地震反反應(yīng)譜分分析 3.1 反應(yīng)譜譜地震動(dòng)動(dòng)的輸入入對(duì)于一個(gè)特特定的地地震波，其其絕對(duì)加加速度的的反應(yīng)譜譜曲線總總是成鋸鋸齒狀的的，而且且，一個(gè)個(gè)反應(yīng)譜譜總相對(duì)對(duì)應(yīng)于一一定的體體系阻尼尼比的。因因?yàn)榈卣鹫鸩ㄊ请S隨機(jī)的，所所以，只只有在大大量的地地震加速速度記錄錄輸入繪繪制的眾眾多反應(yīng)應(yīng)譜曲線線的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，經(jīng)經(jīng)過(guò)光滑滑處理后后，才可可得到平平均地震震反應(yīng)譜譜。規(guī)范范反應(yīng)譜譜曲線是是對(duì)應(yīng)阻阻尼比為為5%時(shí)給出出的。根據(jù)公路路工程抗

25、抗震設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范，本本橋按II類場(chǎng)地地土考慮慮，采用用抗震基基本設(shè)防防烈度為為7度(水平地地震系數(shù)數(shù)為0.11)的設(shè)計(jì)計(jì)地震下下的反應(yīng)應(yīng)譜。按按照規(guī)范范，本文文考慮順順橋向和和橫橋向向兩個(gè)方方向的地地震荷載載，對(duì)于于基本烈烈度為9度區(qū)以以下的橋橋梁，規(guī)規(guī)范未要要求考慮慮豎直方方向的地地震荷載載，為了了研究豎豎向地震震動(dòng)對(duì)連連續(xù)剛構(gòu)構(gòu)橋地震震反應(yīng)的的影響，本本文也考考慮了豎豎直方向向的地震震荷載。. 3.2 反應(yīng)譜譜振型分分析首先進(jìn)行彈彈性反應(yīng)應(yīng)譜振型型分析，目目的是用用有效振振型參與與質(zhì)量比比確定重重要振型型，由此此確定時(shí)時(shí)程積分分法用的的合理積積分步長(zhǎng)長(zhǎng)。計(jì)算算結(jié)果見(jiàn)見(jiàn)表7-5。表7-5前前6

26、0階周期和和振型的的有效振振型參與與質(zhì)量模態(tài)周期(s)UX(縱向向)UY(橫向向)UZ(豎向向)振型累積振型振型累積振型振型累積振型參與質(zhì)量比比參與質(zhì)量比比(%)參與質(zhì)量比比參與質(zhì)量比比(%)參與質(zhì)量比比參與質(zhì)量比比(%)(%)(%)(%)14.35 57.66657.666000023.15 057.66648.68848.6880031.63 057.666048.6880041.18 057.666048.6881.591.5950.83 057.6665.5654.24401.5960.71 0.157.777054.24401.5970.56 057.777054.24430.177

27、31.76680.48 057.777054.244031.76690.39 0.1357.9054.244031.766100.35 057.910.95565.2031.766110.34 057.9065.20.0131.777120.34 20.33378.222065.2031.777130.33 078.222065.2031.777140.31 078.22215.93381.133031.777150.28 078.222081.133031.777160.28 078.233081.133031.777170.26 078.233081.1330.3532.111180.25

28、 8.1386.366081.133032.111190.24 086.366081.13310.22242.333200.23 086.366081.133042.333210.23 086.366081.13327.96670.299220.23 0.9987.355081.133070.299230.21 087.355081.1330.570.799240.18 087.3553.7684.888070.799250.18 087.355084.888070.799260.17 0.0687.411084.888070.799270.17 087.4110.184.988070.799

29、280.15 087.411084.98816.48887.277290.14 087.411084.988087.277300.13 0.0687.477084.988087.277310.12 087.4770.5685.544087.277320.11 087.477085.5440.0187.299330.11 0.1587.622085.544087.299340.11 087.622085.544087.299350.11 0.0187.633085.544087.299360.11 087.633085.544087.299370.11 087.633085.544087.299

30、380.10 087.633085.5440.2387.522390.10 087.644085.544087.522400.10 087.644085.544087.522410.09 087.644085.544087.522420.09 087.644085.544390.522430.08 087.6440.2385.777090.522440.08 087.644085.777090.522450.08 087.644085.7770.4891460.07 087.644085.777091470.07 087.644085.7771.392.3480.07 087.6440.138

31、5.9092.3490.07 087.644085.9092.3500.07 0.2287.855085.9092.3510.07 087.855085.9092.3520.07 087.855085.9092.3530.07 087.8550.2486.144092.3540.06 087.855086.144092.3550.06 087.855086.144092.3560.06 087.855086.144092.311570.06 087.855086.144092.311580.06 087.855086.144092.311590.06 0.0487.899086.144092.

32、311600.06 087.899086.144092.311從表7-55中可以以看出，前60階振型中，參與質(zhì)量貢獻(xiàn)最大的6個(gè)振型是第1、2、7、12、14和21振型。對(duì)順橋向地震反應(yīng)，振型分量已接近90的總質(zhì)量。對(duì)橫橋向地震反應(yīng)，振型分量也接近90的總質(zhì)量；對(duì)豎向地震反應(yīng)，前42階振型分量已經(jīng)超過(guò)90%的總質(zhì)量。因此，論文中的反應(yīng)譜振型分解法用前42階振型疊加。 3.3 反應(yīng)譜譜內(nèi)力計(jì)計(jì)算分析析反應(yīng)譜計(jì)算算分析內(nèi)內(nèi)力圖見(jiàn)見(jiàn)圖7-7。7-7 抗抗震分析析反應(yīng)譜譜內(nèi)力圖圖（Nmmm）反應(yīng)譜計(jì)算算分析應(yīng)應(yīng)力圖見(jiàn)見(jiàn)圖7-8、7-9、7-110、7-111.順橋向地震震波作用用下箱梁梁上、下下翼緣應(yīng)應(yīng)

33、力圖如如下：圖7-8順順橋向地地震波作作用下箱箱梁截面面上翼緣緣應(yīng)力圖圖（N/ mm22）圖7-9順順橋向地地震波作作用下箱箱梁截面面下翼緣緣應(yīng)力圖圖（N/ mm22）橫橋向地震震波作用用下箱梁梁上、下下翼緣應(yīng)應(yīng)力圖如如下：圖7-100橫橋向向地震波波作用下下箱梁截截面上翼翼緣應(yīng)力力圖（N/mmm2）圖7-111橫橋向向地震波波作用下下箱梁截截面下翼翼緣應(yīng)力力圖（N/ mm22）反應(yīng)譜計(jì)算算分析各各墩的應(yīng)應(yīng)力結(jié)果果見(jiàn)表7-7。表7-6各各墩內(nèi)力力計(jì)算結(jié)結(jié)果工況2#墩頂2#墩1/22#墩底3#墩頂3#墩1/23#墩底順橋向上翼緣1.80.5 1.881.80.5 1.881.80.51.81.8

34、0.51.8下翼緣1.80.5 1.881.80.5 1.881.80.51.81.80.51.8橫橋向上翼緣0.2 0.770.90.10.71.10.20.70.90.10.71.1下翼緣0.2 0.770.90.10.71.10.20.70.90.10.71.1包絡(luò)上翼緣 -4.44-7.4 -6.22-5.3-8.1-5.9 -1.44-5.5-2.7-2.2-6.1-2.5下翼緣-5.1-6.9-5.1-5.3-8.6-6.5 -1.99-5.2-1.8-2.3-6.5-3.1綜上所述，反反應(yīng)譜分分析時(shí)，地地震反應(yīng)應(yīng)引起的的梁部各各控制截截面正應(yīng)應(yīng)力比活活載引起起的正應(yīng)應(yīng)力小得得多。

35、地地震反應(yīng)應(yīng)在其他他截面的的地震反反應(yīng)相對(duì)對(duì)較小，可可見(jiàn)，除除墩底截截面外，控控制截面面的強(qiáng)度度設(shè)計(jì)可可以忽略略地震力力的影響響。4 連續(xù)剛剛構(gòu)橋的的時(shí)程分分析 4.1 地震波波輸入地震波在地地層中的的傳播引引起地面面運(yùn)動(dòng)，而而地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)又使使橋梁等等建筑物物發(fā)生振振動(dòng)，從從而承受受地震作作用。在在橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)的地地震反應(yīng)應(yīng)分析中中一般以以地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)作為為地震動(dòng)動(dòng)輸入。地地震動(dòng)輸輸入歷來(lái)來(lái)是結(jié)構(gòu)構(gòu)地震分分析中重重要的一一環(huán)，常常用的方方法有:直接利利用強(qiáng)震震記錄;采用相相似場(chǎng)地地土與土土質(zhì)條件件下己觀觀測(cè)到的的其他地地區(qū)的地地震記錄錄;以規(guī)范范反應(yīng)譜譜為目標(biāo)標(biāo)合成人人工規(guī)范范化地震震波;作結(jié)構(gòu)構(gòu)

36、場(chǎng)址上上的地震震危險(xiǎn)性性分析，對(duì)對(duì)該場(chǎng)址址上強(qiáng)地地震動(dòng)作作經(jīng)驗(yàn)性性和理論論性的估估計(jì)，從從大量實(shí)實(shí)際地震震記錄的的統(tǒng)計(jì)特特征出發(fā)發(fā)，通過(guò)過(guò)數(shù)學(xué)、力力學(xué)等解解析方法法計(jì)算基基巖、覆覆蓋土層層中地震震加速度度時(shí)程作作為輸入入地震波波。在地震地面面運(yùn)動(dòng)特特征中，對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)破破壞有重重要影響響的因素素主要有有地震動(dòng)動(dòng)強(qiáng)度、頻頻譜特性性和強(qiáng)震震持續(xù)時(shí)時(shí)間。因因此，在在選擇地地震輸入入時(shí)，必必須使這這三個(gè)方方面都滿滿足要求求。采用用時(shí)程法法進(jìn)行地地震反應(yīng)應(yīng)分析時(shí)時(shí)，一般般采用地地震加速速度時(shí)程程作為地地震動(dòng)輸輸入。選選擇加速速度時(shí)程程時(shí)，必必須把握握住三個(gè)個(gè)特征，即即加速度度峰值的的大小(振幅)、波形形和強(qiáng)震震持續(xù)時(shí)時(shí)間。到目前為止止，基巖巖上的強(qiáng)強(qiáng)震加速速度記錄錄還很少少，論文文中為方方便分析析，采用用天然強(qiáng)強(qiáng)震加速速度記錄錄。通過(guò)過(guò)對(duì)本設(shè)設(shè)計(jì)的場(chǎng)場(chǎng)地土資資料分析析表明，該該橋址附附近屬類場(chǎng)地地土。對(duì)對(duì)一些天天然強(qiáng)震震加