反應(yīng)譜法在橋梁抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、2010年第25期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION規(guī)劃與設(shè)計(jì)科技信息反應(yīng)譜法在橋梁抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用劉洪亮（鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司中國天津300251）【摘要】介紹了橋梁抗震設(shè)計(jì)基本分析方法反應(yīng)譜法，分析了橋梁抗震計(jì)算中水平設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的計(jì)算方法，運(yùn)用反應(yīng)譜法對(duì)橋梁抗震實(shí)例進(jìn)行分析，為橋梁抗震設(shè)計(jì)提供了依據(jù)?！娟P(guān)鍵詞】橋梁地震；反應(yīng)譜法；動(dòng)力模型；加速度0引言反應(yīng)譜是不同固有頻率的單質(zhì)點(diǎn)體系在一定阻尼系數(shù)的條件下輸入不同地面運(yùn)動(dòng)后得到的位移反應(yīng)、速度反應(yīng)和加速度反應(yīng)最大值的平滑處理過的外包絡(luò)曲線。反應(yīng)譜理論建立在以下基本假定的基礎(chǔ)上:1)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)是線

2、彈性的,可以采用疊加原理進(jìn)行振型組合;2)結(jié)構(gòu)物所有支承處的地震動(dòng)完全相同;3)結(jié)構(gòu)物最不利地震反應(yīng)為其最大地震反應(yīng);4)地震動(dòng)的過程是平穩(wěn)隨機(jī)過程。水平設(shè)計(jì)反應(yīng)譜計(jì)算說明1.1確定水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜最大值：Smax=2.25CiCsCdA式中：Ci抗震重要性系數(shù)，按抗震設(shè)計(jì)細(xì)則表3.1.4-2取值，Cs場地系數(shù)，按抗震設(shè)計(jì)細(xì)則表5.2.2取值，Cd阻尼調(diào)整系數(shù)除有專門規(guī)定外，結(jié)構(gòu)的阻尼比應(yīng)取值0.05，阻尼調(diào)整系數(shù)Cd取值1.0。當(dāng)結(jié)構(gòu)的阻尼比按有關(guān)規(guī)定取值不等于0.05時(shí)，阻尼調(diào)整系數(shù)Cd應(yīng)按下式取值。Cd=1+0.05-0.55水平向設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)加速度峰值，按抗震設(shè)計(jì)細(xì)則表3.2.2

3、取值，1.2水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜計(jì)算方法阻尼比為0.05的水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜S由下式確定：Smax(5.5T+0.45)T0.1sS=Smax0.1sTTgSmax(Tg+T)TTg式中：Tg特征周期（s），按橋址位置在中國地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖上查取，T結(jié)構(gòu)自振周期（s）Smax水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜最大值。2反應(yīng)譜分析方法應(yīng)用實(shí)例2.1橋梁概況本橋?yàn)?×20m鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)板橋，上部結(jié)構(gòu)采用等高鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)板，橋墩采用柱式墩，橋臺(tái)采用柱式臺(tái)和肋板臺(tái)。2.2水平設(shè)計(jì)反應(yīng)譜計(jì)算Smax=2.25CiCsCdA式中：Ci=0.5；Cs=1.0；Cd=1；A=0.1Smax

4、=2.25CiCsCdA=2.25×0.5×1.0×1.0×0.1=0.1125g所以，水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜如下圖所示：水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜3142.3建立動(dòng)力計(jì)算模型采用MIDAS有限元計(jì)算分析程序，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的總體構(gòu)造布置，建立結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性和地震反應(yīng)分析的三維有限元模型(如下圖)。地震計(jì)算模型2.4地震反應(yīng)譜分析計(jì)算按Ritz向量法提取前300階振型，振型之間采用CQC法進(jìn)行組合，地震輸入采用兩種方式：1)縱向豎向；2）橫向豎向，方向組合采用SRSS方法。其中豎向地震加速度峰值取水平向的0.5倍。關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的位移最大值位置縱向+豎向輸入橫向+豎向輸入

5、支座允許位移縱向(mm)橫向(mm)(mm)0號(hào)臺(tái)梁端與臺(tái)頂相對(duì)位移5.96.2191號(hào)墩主梁與墩頂相對(duì)位移4.05.0192號(hào)墩主梁與墩頂相對(duì)位移3.54.3193號(hào)臺(tái)梁端與臺(tái)頂相對(duì)位移76.1193結(jié)語本文對(duì)橋梁抗震設(shè)計(jì)基本分析方法反應(yīng)譜法進(jìn)行了分析，介紹了橋梁抗震計(jì)算中水平設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的計(jì)算方法，并運(yùn)用MIDAS有限元計(jì)算分析程序建立了動(dòng)力分析模型對(duì)橋梁抗震設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行了分析，得出了橋梁設(shè)計(jì)中地震力作用下關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的最大位移值?？啤緟⒖嘉墨I(xiàn)】1中華人民共和國交通運(yùn)輸部.公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則，JTG/TB02-01-2008S.北京：人民交通出版社,2008.2范立礎(chǔ).橋梁抗震M.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1997，4.3陳虎.橋梁抗震概念設(shè)計(jì)J.國外建材科技，2004，(2).4趙艷,郭明珠,吳煥娟,張皎.關(guān)于改進(jìn)我國抗震