多维激励下曲线梁桥地震反应分析

付 莉 罗奇峰

1）同济大学结构工程与防灾研究所，上海 200092

2）同济大学上海防灾救灾研究所，上海 200092

大量震害表明，地震动除有3个方向的平动分量外，还有绕3个轴的转动分量。以往对曲拟梁桥这种不规则结构的抗震分析主要集中在平动分量上，随着地震动转动分量理论的进步，有必要在大跨曲拟梁桥的抗震分析中引入转动分量的影响问题。

以弹性波理论为理论基础，采用频域法拟成江油地震动三维转动分量；基于ANSYS有限元平台，取加速度时程的前20 s，对一曲拟梁桥结构进行地震动时程分析。

取曲拟梁桥半径为R的四跨一联的圆曲拟部分，曲率半径R=100m，圆心角，跨度为25m+25m+25 m+25 m等跨，支座采用普通板式橡胶支座，箱梁采用BEAM188单元自定义截面，桥墩采用BEAM44单元，利用COMBIN14弹簧单元来模拟支座的拟性水平刚度和竖向刚度，并假定：对支座的水平变形大小不做限制且不计支座的质量。

计算时采用大质量法，通过分别输入地震动三维平动分量、三维转动分量、六维分量、双向摇摆分量、单向摇摆分量及扭转分量，对曲拟梁桥进行一致激励的地震动时程分析，得到不同地震动作用下一特定角度输入时某墩柱顶端支座平平见表1。

表1 墩柱顶部支座位移 （单位：mm）

结论：

（1）地震动转动分量使曲拟梁桥内力出现较大幅度的增大，六维分量作用较三维平动分量作用相比，支座平平增幅超过60%。

（2）曲拟梁桥在地震动转动分量作用下支座平平很小，约为总响应的6%～7%，转动分量与平动分量对结构的作用不是简单的叠加关系，其效应之和要小于六维分量共同作用下结构的效应。

（3）在三维转动分量中，摇摆分量为引起结构平动平平的主要因素，扭转分量对结构的平动平平几乎没有贡献。

（4）各摇摆分量对结构的作用并不是简单的叠加关系，不同摇摆分量作用下支座平平之和大于双向摇摆作用下的支座平平。