斜腿刚构桥地震响应分析
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摘要
本文在总结国内外桥梁抗震研究结果的基础上，结合北京奥林匹克森林公园内，跨北辰西路的斜腿刚构桥梁为工程实例，基于有限元的原理，采用Midas程序建立了本桥的动力计算模型，研究了桩土相互作用对桥梁自振特性的影响，并将其与简单体系拱的自振特性进行对比，分析总结了规律。
在模态分析的基础上，对本桥进行了地震作用下的反应谱分析以及时程分析，探索了桩土相互作用，行波效应，竖向地震动对该类桥梁地震反应的影响。指出了该类桥梁在抗震设计中应注意的事项。
分析了抗震设计中的薄弱截面，给出该截面的内力时程，并总结了响应规律。将谱分析和动力时程的结果加以分析、比较，得到本桥的地震响应结果并进行强度分析。结论可作为本桥抗震设计的依据，同时也为今后类似桥梁地震响应分析提供了有意义的参考。
On the foundation of summaries of domestic and foreign seismic researches, a dynamic model of slant-leg rigid-frame bridge, which is across Beichen West Road in Beijing Olympic forest park, is built by Midas based on the principle of finite element in this paper. The effects of pile-soil interaction on dynamic characteristics of bridge are analyzed. The natural vibration characteristics of slant-leg rigid-frame bridge are compared with those of simple arched bridge. And the laws are summarized.
Based on the modal calculated results, this bridge is analyzed by the method of response spectrum and time-history. The influences of pile-soil interaction, passing-wave effect and vertical shake of ground on bridge seismic response are studied. The issues that should be paid more attention to in the seismic design are also proposed.
The weak sections are analyzed in the seismic design. The time-history curves of internal force and response laws are summarized. The seismic response results of bridge are analyzed by comparing the spectrum and time-history response, and analyses of section's intension are also taken into consideration. The conclusions can be a suggestion of seismic design for this bridge, as well as a reference for other similar designs in the future.
在模态分析的基础上，对本桥进行了地震作用下的反应谱分析以及时程分析，探索了桩土相互作用，行波效应，竖向地震动对该类桥梁地震反应的影响。指出了该类桥梁在抗震设计中应注意的事项。
分析了抗震设计中的薄弱截面，给出该截面的内力时程，并总结了响应规律。将谱分析和动力时程的结果加以分析、比较，得到本桥的地震响应结果并进行强度分析。结论可作为本桥抗震设计的依据，同时也为今后类似桥梁地震响应分析提供了有意义的参考。
On the foundation of summaries of domestic and foreign seismic researches, a dynamic model of slant-leg rigid-frame bridge, which is across Beichen West Road in Beijing Olympic forest park, is built by Midas based on the principle of finite element in this paper. The effects of pile-soil interaction on dynamic characteristics of bridge are analyzed. The natural vibration characteristics of slant-leg rigid-frame bridge are compared with those of simple arched bridge. And the laws are summarized.
Based on the modal calculated results, this bridge is analyzed by the method of response spectrum and time-history. The influences of pile-soil interaction, passing-wave effect and vertical shake of ground on bridge seismic response are studied. The issues that should be paid more attention to in the seismic design are also proposed.
The weak sections are analyzed in the seismic design. The time-history curves of internal force and response laws are summarized. The seismic response results of bridge are analyzed by comparing the spectrum and time-history response, and analyses of section's intension are also taken into consideration. The conclusions can be a suggestion of seismic design for this bridge, as well as a reference for other similar designs in the future.
引文
[1]．项海帆．高等桥梁结构理论．第1版．北京．人民交通出版社．2001
[2]．范立础．胡世德．叶爱君．大跨度桥梁抗震设计．人民交通出版社．2001
[3]．范立础．桥梁抗震．同济大学出版社．1996
[4]．范立础．桥梁工程．人民交通出版社．1987
[5]．刘恢先．唐山大地震震害(三)．地震出版社．1986
[6]．公路工程抗震设计规范．人民交通出版社
[7]．(美)R．W．克拉夫．J．彭津．结构动力学．新科技出版社
[8]．欧进萍．王光远．结构随机振动．高等教育出版社．1998
[9]．刘保东．工程振动与稳定基础．北方交通大学出版社．2002
[10]．安志伟．体外预应力在上承式拱桥中的应用．中国科技信息．2005年7期
[11]．丰硕项贻强．大跨径连续刚构桥的动力性能及地震响应分析．中南公路工程．2005年4期
[12]．陈阶亮．钱江四桥抗震性能分析．公路交通科技-2005年9期
[13]．周锡元．吴育才．工程抗震的新发展．清华大学出版社．2002
[14]．周景星．王洪瑾．虞石民．李广信．基础工程．清华大学出版社．1996
[15]．何度心等．桥梁抗震计算．地震出版社．1991
[16]．洪锦如．桥梁结构计算力学．同济大学出版社．2001
[17]．李国豪．工程结构抗震动力学．上海科学技术出版社．1980
[18]．北京迈达斯技术有限公司．MIDAS/CIVIL 02Analysis for Civil Structures.MIDAS IT(Beijlng)Co.,Ltd.2003
[19]．北京迈达斯技术有限公司．MIDAS/CIVIL 03Advanced Applications.MIDAS IT(Beijing)Co.,Ltd.2003
[20]．过镇海．钢筋混凝土原理．清华大学出版社．1999
[21]．顾详林．孙飞飞．混凝土结构的计算仿真．同济大学出版社出版社．1999
[22]．中华人民共利国国家标准．GBJ111-87铁路工程抗震设计规范．中国计划出版社．1989
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[28]．林家浩．多相位输入结构随机响应[J]振动工程学报．1992．5(1)：73—77
[29]．林家浩．关于虚拟激励法与结构随机响应的注记[J]．计算力学学报．1998．15(2)
[30]．林家浩，张亚辉，赵岩．大跨度结构抗震分析方法及近期进展[J]．力学进展．2001．31(3)
[31]．徐艳．胡世德．王志强．卢浦大桥地震反应分析及抗震性能评估[C]．上海：第十五届全国桥梁学术会议论文集．2002．11
[32]．柳春光．焦双建．城市立交桥结构三维地震反应[J]．地震工程与工程振动．2001．21(2)：41-47
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[36]．屈铁军．王前信．多点输入地震反应分析研究的进展[J]．世界地震工程．1993(1)
[37]．屈铁军．王君杰．王前信．空间变化的地震动功率谱的实用模型[J]．．地震学报．1996．18(1)：55．62
[38]．李建俊．林家浩等．大跨度结构受多点随机地震激励的响应[J]．计算结构力学及其应用．1995．12(4)：445-452
[39]．江近仁．洪峰．功率谱和反应谱的转换和人造地震波[J]．地震工程与工程振动．1984．4(3)
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[41]．赵凤新．地震动功率谱和反应谱的转换关系[J]．地震工程与工程振动．2001．21(2)
[42]．翟希梅．吴志丰．人工地震波反应谱拟合的改进[J]．哈尔滨工业大学学报．1995．27(6)：130133
[43]．朱东生．虞庐松．用人工地震波分析斜拉桥的地震响应[J]．兰州铁道学院学报．1997．
[44]．王君杰．周晶．地震动频谱非平稳性对结构非线性反应的影响[J]．地震工程与工程振动．1997．17(2)：16-20
[45]．李国豪．桥梁结构稳定与振动．中国铁道出版社．1992
[46]．李国豪．拱桥振动问题．同济大学学报．1956年第三期
[47]．王前信．李云林．拱式结构对地震多支点输入反应．地震工程与工程振动．1984年2月
[48]．项海帆．胡式德．拱桥横向抗震实用计算方法．土木工程学报．1985年第1期
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[50]．万振江．邵新鹏．刚架桥．人民交通出版社．2001．
[51]．李杰．李国强．地震T程学导论[M]．北京：地震出版社．1992．102
[52]．杨子江．赵会东．周世军．铁路曲线刚构桥地震反应分析．兰州铁道学院学报．第18卷第1期．1999年3月
[53]．虞庐松．全华．徐永利．大跨度连续刚构桥的地震反应研究．《工程力学》增刊．1999年
[54]．郑史雄．奚绍中．杨建忠．大跨度刚构桥的地震反应分析西南交通大学学报．第32卷第6期．1997年12月
[2]．范立础．胡世德．叶爱君．大跨度桥梁抗震设计．人民交通出版社．2001
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