反应谱法在桥梁抗震设计中的应用

1、2010年第25期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION规划与设计科技信息反应谱法在桥梁抗震设计中的应用刘洪亮（铁道第三勘察设计院集团有限公司中国天津300251）【摘要】介绍了桥梁抗震设计基本分析方法反应谱法，分析了桥梁抗震计算中水平设计反应谱的计算方法，运用反应谱法对桥梁抗震实例进行分析，为桥梁抗震设计提供了依据。【关键词】桥梁地震；反应谱法；动力模型；加速度0引言反应谱是不同固有频率的单质点体系在一定阻尼系数的条件下输入不同地面运动后得到的位移反应、速度反应和加速度反应最大值的平滑处理过的外包络曲线。反应谱理论建立在以下基本假定的基础上:1)结构的地震反应是线

2、弹性的,可以采用叠加原理进行振型组合;2)结构物所有支承处的地震动完全相同;3)结构物最不利地震反应为其最大地震反应;4)地震动的过程是平稳随机过程。水平设计反应谱计算说明1.1确定水平设计加速度反应谱最大值：Smax=2.25CiCsCdA式中：Ci抗震重要性系数，按抗震设计细则表3.1.4-2取值，Cs场地系数，按抗震设计细则表5.2.2取值，Cd阻尼调整系数除有专门规定外，结构的阻尼比应取值0.05，阻尼调整系数Cd取值1.0。当结构的阻尼比按有关规定取值不等于0.05时，阻尼调整系数Cd应按下式取值。Cd=1+0.05-0.55水平向设计基本地震动加速度峰值，按抗震设计细则表3.2.2

3、取值，1.2水平设计加速度反应谱计算方法阻尼比为0.05的水平设计加速度反应谱S由下式确定：Smax(5.5T+0.45)T0.1sS=Smax0.1sTTgSmax(Tg+T)TTg式中：Tg特征周期（s），按桥址位置在中国地震动反应谱特征周期区划图上查取，T结构自振周期（s）Smax水平设计加速度反应谱最大值。2反应谱分析方法应用实例2.1桥梁概况本桥为3×20m钢筋混凝土现浇连续板桥，上部结构采用等高钢筋混凝土现浇连续板，桥墩采用柱式墩，桥台采用柱式台和肋板台。2.2水平设计反应谱计算Smax=2.25CiCsCdA式中：Ci=0.5；Cs=1.0；Cd=1；A=0.1Smax

4、=2.25CiCsCdA=2.25×0.5×1.0×1.0×0.1=0.1125g所以，水平设计加速度反应谱如下图所示：水平设计加速度反应谱3142.3建立动力计算模型采用MIDAS有限元计算分析程序，根据桥梁结构的总体构造布置，建立结构动力特性和地震反应分析的三维有限元模型(如下图)。地震计算模型2.4地震反应谱分析计算按Ritz向量法提取前300阶振型，振型之间采用CQC法进行组合，地震输入采用两种方式：1)纵向竖向；2）横向竖向，方向组合采用SRSS方法。其中竖向地震加速度峰值取水平向的0.5倍。关键节点的位移最大值位置纵向+竖向输入横向+竖向输入

5、支座允许位移纵向(mm)横向(mm)(mm)0号台梁端与台顶相对位移5.96.2191号墩主梁与墩顶相对位移4.05.0192号墩主梁与墩顶相对位移3.54.3193号台梁端与台顶相对位移76.1193结语本文对桥梁抗震设计基本分析方法反应谱法进行了分析，介绍了桥梁抗震计算中水平设计反应谱的计算方法，并运用MIDAS有限元计算分析程序建立了动力分析模型对桥梁抗震设计实例进行了分析，得出了桥梁设计中地震力作用下关键节点的最大位移值。科【参考文献】1中华人民共和国交通运输部.公路桥梁抗震设计细则，JTG/TB02-01-2008S.北京：人民交通出版社,2008.2范立础.桥梁抗震M.上海:同济大学出版社,1997，4.3陈虎.桥梁抗震概念设计J.国外建材科技，2004，(2).4赵艳,郭明珠,吴焕娟,张皎.关于改进我国抗震