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城市高架桥的抗震时程分析随着城市的发展地面交通已不能满足社会的需要，城市高架桥应运而生；文章对城市高架桥进行了抗震时程分析，该分析方式考虑了结构的延性对抗震的有利作用，通过分析得出了降低地震影响的方法，对该类桥梁在实际设计中具有一定的参考价值。
标签：连续箱梁；时程分析；抗震；延性设计引言近年来为满足我国城市建设的需要，城市快速路高架桥应运而生，预应力混凝土连续梁桥是被最广泛采用的桥型，所以针对预应力混凝土连续梁桥的抗震设计变的尤为重要。
文章采用一联预应力混凝土连续梁桥为例，采用时程分析方法，考虑延性的抗震设计思想，对该桥进行抗震设计，并得到了相关的结论。
1 时程分析[1][5][6]目前，在求解结构地震反应的方法大致可以分为两类：第一类是拟静力方法，或称为等效荷载法，即结合反应谱理论将地震对结构的作用，用等效荷载来表示，然后根据这一荷载用静力分析方法对结构进行内力及位移计算；另一类是时程分析方法，是根据选定的地震波和结构恢复力特征曲线，对动力方程进行直接积分，采用逐步积分的方法计算地震过程中每个瞬时结构的位移、速度和加速度反应，观察结构在地震作用下的弹性和弹塑性阶段的内力变化和结构开裂、损坏直至倒塌的整个过程。
时程分析法全面考虑了结构地基与结构之间的相互作用关系，对地震的行波效应、多点输入以及结构的各材料、几何、边界连接条件等的非线性进行了考虑。
是目前公认的精细分析方法；该方法较好的对桥梁在抗震设计中的强度及变形进行了控制和体现，在桥梁设计中得到了广泛运用。
时程分析方法根据积分变量的不同可以分为两类计算方法，第一类是时域分析方法：该方法在求解过程中的每一步都不改变未知量作为时间的函数；第二类是频域分析方法：是将运动微分方程（包括已知函数、未知函数及其导数）变换导频率域中去求解，在频率域中未知量是频率的函数。
根据结构体系受力所处阶段分为：弹性时程分析法和弹塑性时程分析法，如果在计算过程中结构的阻尼矩阵和刚度矩阵保持不变则称为弹性时程分析法，如果在计算过程中结构的刚度矩阵和阻尼矩阵随结构及其构建所处的变形状态，在不同时刻取不同的数值则称为弹塑性时程分析。
高架桥的抗震性能研究高架桥建筑是现代城市化进程中不可或缺的一部分，它简化了道路交通构建，极大的改善了人类出行方式，但是高架桥建筑在地震的袭击下也容易出现抗震能力不足的问题，这直接影响了城市交通的安全运行，因此对于高架桥建筑的抗震性能研究，我们需着重重视。
1. 高架桥的抗震能力分析地震是因为地球板块的跑动及各种物理化学机理变化产生的，破坏性极大。
高架桥的建造与地震风险密不可分，而其建造图纸中又存在很多不同的设计和细节问题，这就为高架桥的抗震能力带来了无法排除的不确定性。
高架桥的抗震能力取决于桥梁结构的几何形状、建筑材料的强度和刚度，以及桥梁结构的组合方式等一系列因素。
桥梁的振动频率和初始振动以及结构材料的阻尼能力也是影响抗震能力的关键因素。
好的抗震设计应充分考虑所有这些因素，使建筑结构能够抵抗地震产生的巨大冲击力和变形。
这就需要软件工程师、网络技术人员等多个领域的专家共同研究。
2. 高架桥抗震设计实践案例在杭州湾跨海大桥的建筑设计中，实现了桥梁结构的强度、刚度、水平位移控制和抗震性能设计的有机整合。
通过对高架桥结构进行衰减性（damping）装置等先进措施设计优化，提高了地震下的高架桥的抗震能力。
这种措施不仅可以提高建筑物的总体强度和稳定性，还可以减少人员伤亡和经济损失等不良后果。
3. 高架桥建筑的抗震水平取决于结构和材料强度/刚度高架桥抗震设计的核心在于给设计带来的各种难题寻求解决方案，使抗震设计达到高水平。
一种方法是通过增加建筑结构的刚度，使其可以承受更大的变形和承载能力。
另外一个方面是选择强度高的材料进行建筑，可以提高抗震能力。
国家标准建议在抗震性能建设中使用混凝土和钢材料（如Q345B钢），需要建造桥梁的部分也可以使用玻璃纤维重组材料等高效轻材料。
当然，除了这些基础性的改进，高架桥建筑还可能由于建造中的错误和外部刺激导致脆性破坏（brittle fracture），这种情况下后果可能十分严重。
高架桥在地震作用下结构的脆弱性分析【摘要】建立高架桥结构的脆弱性曲线，可以用非线性动力分析方法和能力谱方法分别进行。
在两种方法建立高架桥结构的脆弱性曲线中，通过对比分析发现，在保护层混泥土剥落破坏状态中，非线性动力分析方法的结果和能力谱方法得到的结果相差不大。
而在倒塌破坏状态和纵筋屈曲的分析中，运用能力谱方法分析，结果在高架桥在给定地面运动强度下，其失效率偏低。
在分析的过程中虽然方便快速，但在严重破坏状态的分下精度比较低。
而非线性动力分析方法时，虽然动力时程在结构的分析中需要大量进行，但是可以得到精确可靠的结果。
【关键词】高架桥；地震；结构；脆弱性；能力谱桥梁在整个交通网中占据着十分重要的地位，桥梁如果出现倒塌等问题，则整个交通网络将会中断。
特别是高架桥，如果出现倒塌使交通网中断，则在短时间内很难恢复，为整个交通网络带来的灾害更加严重。
在地震灾害中，高架桥的脆弱性在救灾中体现得更加明显。
无论是公路交通还是铁路交通中，高架桥都是非常重要的环节。
在高架桥的设计建设时，充分评估高架桥的抗震性，防止在地震中高架桥出现倒塌破坏等情况，保证救灾过程中的交通网络畅通，为救灾工作能够及时进行提供基本保障。
不同水准的地震、地面不确定性的运动、地震作用下结构行为的不确定性，都决定评估地震作用下结构的性能应当用概率方法进行。
其有效工具是脆弱性曲线，这个曲线定义了给定地面运动下结构超过指定破坏状态或则达到指定破坏状态的概率。
非线性动力分析方法和能力谱方法分别对高架桥结构建设脆弱性曲线，对比两种方法在建设脆弱性曲线中的差别。
1，选取地面运动结构地震作用需求分析的一个重要方面就是对地面运动记录的选择，用统计方法提出地震作用的需求是比较好的选取地面运动的方法。
在分析过程中，选用了一组被美国地震灾害减灾结构NEHRP场地划分为D类的记录，这组记录是水平面运动记录，它由Medina选择，用LMSR_N表示，有40条没有明显的近断层特征。
考虑土-结构相互作用的大跨度空间结构抗震研究进展曾佳明;朱忠义;吕辉;张成明;李丹【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2024(41)1【摘要】考虑土-结构相互作用(SSI)的大跨度空间结构抗震研究对于实现大跨度空间结构精确化分析,保障结构抗震安全性具有重要意义。
为了更好地应用已有大跨空间结构考虑土-结构相互作用的研究成果,分别对土-结构相互作用研究分析方法、框架结构SSI效应影响分析、地下-土-地上结构相互作用研究现状、大跨度空间结构与下部支承体系协同工作及考虑SSI对大跨度空间结构动力性能的影响等方面的研究成果进行了梳理。
结果表明:已有土-结构相互作用分析方法及计算模型对于大跨度空间结构的适用性有待商榷;框架结构SSI效应和大跨度空间结构与下部支承体系协同工作的研究相对成熟,其成果可供借鉴;带有大型复杂地下结构的大跨空间结构SSI效应显著;现有研究多以数值模拟为主,试验技术的发展对大跨空间结构土-结构相互作用抗震理论的验证至关重要;未来需要进一步研究实用的简化计算模型及分析方法、地下结构-土-大跨度空间结构体系、强震失效倒塌机理及减隔震研究、试验研究、参数分析、复杂效应耦合等。
【总页数】14页(P69-82)【作者】曾佳明;朱忠义;吕辉;张成明;李丹【作者单位】南昌航空大学土木建筑学院;南昌航空大学江西省装配式建筑与智能建造重点实验室;北京市建筑设计研究院有限公司【正文语种】中文【中图分类】TU311.3【相关文献】1.考虑上部结构-群桩-土相互作用的整体空间结构体系的动力分析2.考虑土-结构相互作用的大跨度斜拉桥非线性地震反应分析3.考虑土-独立基础-结构相互作用的钢筋混凝土框架结构抗震性能研究4.考虑土-结构相互作用的框架结构抗震性能分析5.考虑土与结构相互作用的钢筋混凝土框架子结构抗震性能试验研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
工学硕士学位论文考虑土-路面-结构相互作用的城市高架桥地震反应分析SEISMIC RESPONSE ANALYSIS OF URBAN VIADUCT WITH SOIL-ROAD-STRUCTURE INTERACTION魏道攀2010年10月国内图书分类号：TU352.1学校代码：10213 国际图书分类号：624.2密级：公开工学硕士学位论文考虑土-路面-结构相互作用的城市高架桥地震反应分析硕士研究生：魏道攀导师：李惠教授申请学位：工学硕士学科：结构工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2010年10月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index: TU352.1U.D.C.: 624.2Thesis for the Master Degree in EngineeringSEISMIC RESPONSE ANALYSIS OF URBAN VIADUCT WITH SOIL-ROAD-STRUCTURE INTERACTIONCandidate:Daopan WeiSupervisor:Prof. Hui LiAcademic Degree Applied for:Master of Engineering Speciality:Structure Engineering Affiliation: School of Civil Engineering Date of Defence:October, 2010Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology摘要最近几十年来，全球发生了多次大地震，造成了严重的生命财产损失，导致大量的城市道路和城市高架桥、立交桥破坏。
随着我国城市化进程的加快，各种类型的复杂立交工程相继建立。
城市桥梁作为城市交通生命线工程的重要组成部分，若在地震时发生严重破坏，不仅在经济上造成巨大的损失，而且还会因交通中断，影响城市抗震救灾工作的顺利进行，导致严重的社会后果。
在城市交通系统中，桥梁和公路是两个不可缺少的部分。
在地震作用下，两者之间是相互作用、相互影响的。
考虑两者之间的相互作用具有重要的意义。
本文利用ABAQUS有限元软件为平台，建立了土-桩-路面-桥梁结构体系的三维非线性有限元模型，对有路面和无路面两种工况进行了计算分析，讨论了路面的存在对整个结构体系的影响。
在本文中，对土-桩-路面-桥梁结构体系横向、纵向和竖向地震反应进行了计算分析。
分析结果表明，在水平地震作用下，考虑路面结构的桥面位移和桥墩顶部应力均小于不考虑路面的结构，但竖向地震反应相差不大。
路面结构层的存在会加大其附近的桩-土接触压力，对附近的桩体产生不利的影响。
桥梁在地震作用下的不利区域主要集中在桥墩的上部和下部。
考虑桩-土相互作用时，土体在地震作用下表现出剪切型特性，桥墩附近土体的位移在底部最小，土体表面处最大，路面结构层的存在会减小土体位移。
关键词：桩-土-结构动力相互作用；公路路面；高架桥；ABAQUSAbstractIn recent decades, several violent earthquakes occur in the world. These earthquakes cause huge losses of life and property, resulting in a large number of urban roads, urban viaduct and overpass damage. With the acceleration of china's urbanization, various types of complex underpass projects have been established. As an important part of urban transport lifeline, if urban bridges are seriously destroyed during an earthquake, it will not only cause huge economic losses, but also affect the smooth progress of relief work due to traffic interruption. And this may lead to serious social consequences.In the urban transport system, bridges and roads are two essential parts. When subjected to earthquake excitation, these two parts interact and affect each other. So considering the interaction between the two is significant important. In the paper, a three dimensional nonlinear finite element model of soil-pile-road-bridge structural system is established in the develop platform of ABAQUS. Then the model is calculated and analyzed in the case of with-road and no-road, and the influence of the road to the whole structural system is also discussed in the paper.In this paper, the lateral, longitudinal and vertical seismic response of the soil-pile-road-bridge structural system are calculated and analyzed separately. The results show that when subjected to horizontal earthquakes, the displacement of the deck and stress at the top of the piles in the case of with-road are less than that of no-road. But the vertical seismic response of the system is almost the same. The pile-soil contact pressure near road will increase when there exist pavement layer, and this will exert negative effects on the piles. The most dangerous regions of the bridge when subjected to earthquake action concentrate in the upper and lower parts of the piers. When considering the pile - soil interaction, the soil under the earthquake exhibits shear properties. The peak value of the relative displacement of soil near the pier decrease as the depth of the soil increase. And the displacement is smaller when considering the road effect.Keywords: pile-soil-structure dynamic interaction, road, viaduct, ABAQUS目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景及研究的目的和意义 (1)1.2 城市桥梁结构的震害及分析 (2)1.2.1 城市桥梁结构的震害 (2)1.2.2 城市桥梁结构的主要震害形式 (3)1.3 路基、路面的主要震害形式 (4)1.4 桥梁结构地震响应分析方法 (6)1.5 桥梁土-结动力相互作用研究现状 (7)1.6 土-结动力相互作用的计算分析方法 (8)1.6.1 集中参数法 (8)1.6.2 子结构法 (10)1.6.3 直接分析法 (10)1.7 本文的主要研究内容 (13)第2章高架桥有限元模型 (14)2.1 引言 (14)2.2 ABAQUS有限元软件简介 (14)2.3 桥梁原型 (15)2.4 模型中涉及的材料本构模型及参数 (15)2.4.1 混凝土材料本构模型及参数 (15)2.4.2 钢筋材料本构模型及参数 (19)2.4.3 路面结构层及土层材料本构模型及参数 (20)2.5 阻尼的确定 (22)2.6 桥梁支座的模拟 (23)2.7 单元选择及网格划分 (23)2.8 土体边界模拟 (24)2.9 桩-土接触面模拟 (24)2.9.1 接触的定义 (24)2.9.2 接触本构关系 (25)2.10 荷载工况和计算过程控制 (26)2.10.1 求解模块 (26)2.10.2 土体初始应力场 (26)2.10.3 计算过程控制 (27)2.11 本章小结 (27)第3章横向地震作用下结构体系的弹塑性动力分析 (28)3.1 引言 (28)3.2 有限元模型 (28)3.3 输入地震动 (29)3.4 模态分析 (29)3.5 初始应力场 (30)3.6 计算结果分析 (31)3.6.1 加速度位移反应分析 (31)3.6.2 桥墩应力分析 (34)3.6.3 路面结构层对土体的影响 (38)3.6.4 桩-土接触压力分析 (41)3.6.5 桥梁损伤 (42)3.7 本章小结 (44)第4章纵向地震作用下结构体系的弹塑性动力分析 (45)4.1 引言 (45)4.2 有限元模型 (45)4.3 计算结果分析 (46)4.3.1 加速度位移反应分析 (46)4.3.2 桥墩应力分析 (49)4.3.3 路面结构层对土体的影响 (53)4.3.4 桩-土接触压力分析 (55)4.3.5 桥梁损伤 (56)4.4 本章小结 (58)第5章竖向地震作用下结构体系的弹塑性动力分析 (59)5.1 引言 (59)5.2 有限元模型 (59)5.3 计算结果分析 (60)5.3.1 加速度位移反应分析 (60)5.3.2 桥墩应力分析 (63)5.4 本章小结 (64)结论 (65)参考文献 (66)哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (70)哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (70)致谢 (71)第1章绪论1.1课题背景及研究的目的和意义随着改革开放的不断深入，我国国民经济不断快速向前发展。
