豎向不規則橋墩Pushover的側向荷載分布模式研究

(重慶交通大學　重慶　400000)

引言

隨著基于性能的抗震設計方法的出現，用于預估建筑結構抗震能力的非線性分析方法得到越來越廣泛的應用。動力時程分析方法雖然能較好地反映出結構的彈塑性性能，判別結構的屈服機制、薄弱環節以及可能的破壞類型，但由于其分析過程的復雜性而造成實際工程應用上的局限性。

Pushover分析使用漸增的一定分布的側向加載形式在地震作用下結構層慣性力的分布，該分布直接影響分析的結果，側向加載形式的選取便成為Pushover分析中的一個關鍵問題。盡管目前國內外學者已經對側向加載形式進行了一定的研究分析與改進，但從整體來看還存在一些問題需要進一步的研究：①側向加載形式過于簡單，無法考慮地震作用下結構高振型的影響；②對于不規則結構地震響應分析方面還缺乏合理的側向加載形式。本文針對豎向不規則橋墩結構的特點，引入節點間側向剛度對側向加載形式進行修正，提出一種改進的固定側向加載形式，并對豎向剛度不規則形式的結構在不同側向加載形式下進行了Pushover分析，通過與時程分析結果進行比較研究不同側向加載形式Pushover分析結果的有效性和適用性。

一、Pushover側向加載形式

本文選取的側向力加載形式為均勻加載形式、倒三角加載形式以及等效振型加載形式和改進的側向力加載形式。

1)均布加載形式

式中，Fi為第i節點處的側向力，mi為墩柱第i節點處的質量，Vb為結構基底總剪力，N為墩柱節點總數。

2)倒三角加載形式

式中，Hi為墩柱第i節點到基底的距離。

3)等效振型加載形式

4)本文提出的改進的等效振型加載形式

式中，Di，Dj分別為第i層和第j層的側向剛度。

二、結構分析模型及軟件

本文采用邁達斯civil進行建模，橋墩尺寸及形狀為：

選取四條地震波進行時程分析：

對結構進行IDA動力時程彈塑性分析，將其結果作為參照標準，與各種加載形勢下的Pushover結果進行比較。

三、分析結果對比

動力時程分析及不同側向加載形式下的Pushover分析結果如下：

圖中系列2為動力時程分析結果，系列4～6依次為等效振型、倒三角、均布加載形式，系列1為本文提出的改進的等效振型加載形式。可以看出，本文提出的改進的等效振型加載形式，對于側向剛度有變化的非規則橋墩結構Pushover結果相比于其他幾種加載形式，更為精確。

四、結語

本文從節點質量、側向剛度、振型參與系數等影響因素出發，提出了一種改進的固定側向加載形式。對豎向不規則形式的結構在不同側向加載形式下進行Pushover分析，并與時程分析結果進行比較，得出結論，在豎向剛度有變化的非規則橋墩，應當考慮利用側向剛度進行荷載重分配。

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