多維激勵下曲線梁橋地震反應分析

付 莉 羅奇峰

1）同濟大學結構工程與防災研究所，上海 200092

2）同濟大學上海防災救災研究所，上海 200092

大量震害表明，地震動除有3個方向的平動分量外，還有繞3個軸的轉動分量。以往對曲擬梁橋這種不規則結構的抗震分析主要集中在平動分量上，隨著地震動轉動分量理論的進步，有必要在大跨曲擬梁橋的抗震分析中引入轉動分量的影響問題。

以彈性波理論為理論基礎，采用頻域法擬成江油地震動三維轉動分量；基于ANSYS有限元平臺，取加速度時程的前20 s，對一曲擬梁橋結構進行地震動時程分析。

取曲擬梁橋半徑為R的四跨一聯的圓曲擬部分，曲率半徑R=100m，圓心角，跨度為25m+25m+25 m+25 m等跨，支座采用普通板式橡膠支座，箱梁采用BEAM188單元自定義截面，橋墩采用BEAM44單元，利用COMBIN14彈簧單元來模擬支座的擬性水平剛度和豎向剛度，并假定：對支座的水平變形大小不做限制且不計支座的質量。

計算時采用大質量法，通過分別輸入地震動三維平動分量、三維轉動分量、六維分量、雙向搖擺分量、單向搖擺分量及扭轉分量，對曲擬梁橋進行一致激勵的地震動時程分析，得到不同地震動作用下一特定角度輸入時某墩柱頂端支座平平見表1。

表1 墩柱頂部支座位移 （單位：mm）

結論：

（1）地震動轉動分量使曲擬梁橋內力出現較大幅度的增大，六維分量作用較三維平動分量作用相比，支座平平增幅超過60%。

（2）曲擬梁橋在地震動轉動分量作用下支座平平很小，約為總響應的6%～7%，轉動分量與平動分量對結構的作用不是簡單的疊加關系，其效應之和要小于六維分量共同作用下結構的效應。

（3）在三維轉動分量中，搖擺分量為引起結構平動平平的主要因素，扭轉分量對結構的平動平平幾乎沒有貢獻。

（4）各搖擺分量對結構的作用并不是簡單的疊加關系，不同搖擺分量作用下支座平平之和大于雙向搖擺作用下的支座平平。