• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

考虑场地效应的非一致激励下桥梁地震响应特点分析

梅泽洪 李小军 王玉石 兰日清

梅泽洪, 李小军, 王玉石, 兰日清. 考虑场地效应的非一致激励下桥梁地震响应特点分析[J]. 震灾防御技术, 2017, 12(3): 646-654. doi: 10.11899/zzfy20170320
引用本文: 梅泽洪, 李小军, 王玉石, 兰日清. 考虑场地效应的非一致激励下桥梁地震响应特点分析[J]. 震灾防御技术, 2017, 12(3): 646-654. doi: 10.11899/zzfy20170320
Mei Zehong, Li Xiaojun, Wang Yushi, Lan Riqing. Characteristics of Earthquake Performances of Bridge under Multi-support Excitation with Consideration of Site Effects[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2017, 12(3): 646-654. doi: 10.11899/zzfy20170320
Citation: Mei Zehong, Li Xiaojun, Wang Yushi, Lan Riqing. Characteristics of Earthquake Performances of Bridge under Multi-support Excitation with Consideration of Site Effects[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2017, 12(3): 646-654. doi: 10.11899/zzfy20170320

考虑场地效应的非一致激励下桥梁地震响应特点分析

doi: 10.11899/zzfy20170320
基金项目: 

中国地震局地球物理研究所基本科研专项 DQJB15B02

国家自然科学基金 51578514

国家自然科学基金 51639006

详细信息
    作者简介:

    梅泽洪, 男, 生于1986年。研究生, 助理研究员。主要从事桥梁抗震与维护方面研究。E-mail:50721070@qq.com

Characteristics of Earthquake Performances of Bridge under Multi-support Excitation with Consideration of Site Effects

  • 摘要: 本研究拟从常规桥梁(跨径不超过150m且桥长不超过600m)出发,考虑局部场地效应,对某工程场地的地震反应进行三维动力有限元分析。将计算得到的地表地震动作为桥梁桥墩处的非一致输入,然后再通过有限元时程分析计算得到桥梁的地震反应。通过与一致激励及考虑行波效应激励的地震反应计算结果进行比较,得出以下结果:由于局部场地条件对地震动的频谱、峰值加速度都有影响,与一致激励相比,考虑局部场地的非一致激励对于桥梁的下部结构反应影响较小,而对于上部结构响应影响明显;考虑行波效应的非一致激励对于桥梁地震响应有减弱效果。研究结果表明,仅考虑行波效应引起的地震动非一致性开展桥梁地震响应分析并不具备保守性。
  • 图  1  桥梁有限元模型

    Figure  1.  Finite element model of the bridge

    图  2  土层分布及桥墩位置(单位:m)

    Figure  2.  Distribution of soil layer and position of bridge piers(unit: m)

    图  3  输入地震动时程A0(蓝色)与输出地震动时程A1至A14(黑色)时程特性比较

    Figure  3.  Comparison of time histories between input wave (blue) and output wave (black)

    图  4  1至4号工况下桥梁关键部位地震响应

    Figure  4.  Response of key position of the bridge under working conditions No.1 to 4

    图  5  1、5、6号工况下桥梁关键部位的地震响应

    Figure  5.  Response of key position of the bridge under working conditions No.1, 5 and 6

    表  1  桥梁模型振型

    Table  1.   Mode shape of the bridge model

    阶次 频率/Hz 周期/s
    1 0.4304 2.324
    2 0.6081 1.644
    3 0.6838 1.462
    4 0.7826 1.278
    6 0.9081 1.110
    12 1.3642 0.733
    20 2.3865 0.419
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    表  2  土层物理及力学参数

    Table  2.   Physical and mechanical parameters of soil

    土层类别 成分 剪切波速/m·s-1 密度/kg·m-3 泊松比 瑞利阻尼系数β
    淡黄色 表面黏土 234 1.49 0.40 0.20
    绿色 淤泥质土 211 1.40 0.44 0.15
    青色 淤泥质黏土 288 1.46 0.40 0.15
    黄色 粘土 355 1.57 0.40 0.14
    蓝色 黏土夹角砾 487 1.59 0.40 0.11
    红色 白云质灰岩 780 1.93 0.34 0.10
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    表  3  全部工况下桥梁关键部位地震响应的最大值

    Table  3.   The maximum response of key position of the bridge under all working conditions

    工况 墩顶位移/m 基底应力/MPa 主梁应力/MPa 胯间支撑应力/MPa
    1 0.22 28.71 7.66 28.58
    2 0.25 30.42 9.64 32.12
    3 0.26 33.28 8.29 30.18
    4 0.24 29.35 8.30 28.79
    5 0.20 22.99 4.62 25.73
    6 0.22 28.40 7.57 28.74
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-11-28
  • 刊出日期:  2017-09-01

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