桥梁结构地震反应分析

地震作用下桥梁动态响应分析地震是一种破坏力极大的自然灾害，对桥梁等基础设施的安全构成严重威胁。

桥梁作为交通运输的关键节点，其在地震作用下的动态响应特性直接关系到人员生命和财产安全。

因此，深入研究地震作用下桥梁的动态响应具有重要的理论和实际意义。

一、桥梁在地震中的受力特点桥梁在地震作用下主要受到水平地震力和竖向地震力的影响。

水平地震力通常是导致桥梁结构破坏的主要因素，它会使桥梁产生水平位移、弯曲变形和剪切破坏。

竖向地震力虽然相对较小，但在某些情况下也可能引起桥梁的墩柱破坏、支座失效等问题。

此外，地震波的传播特性也会对桥梁的受力产生影响。

地震波包括纵波、横波和面波，它们的传播速度和振动方式不同，使得桥梁在不同部位受到的地震作用存在差异。

例如，面波在地表附近传播，其能量较大，对桥梁基础的影响较为显著。

二、桥梁结构对地震响应的影响1、桥梁的类型和跨度不同类型的桥梁（如梁桥、拱桥、斜拉桥等）在地震作用下的响应有所不同。

一般来说，梁桥的结构相对简单，但其跨度较小，在地震中的变形能力有限；拱桥具有较好的抗压性能，但对水平地震力的抵抗能力相对较弱；斜拉桥由于其复杂的结构体系，地震响应较为复杂，需要进行详细的分析。

桥梁的跨度也是影响地震响应的重要因素。

跨度越大，桥梁的自振周期越长，与地震波的共振可能性就越大，从而导致更大的地震响应。

2、桥墩和桥台的形式桥墩和桥台是桥梁的重要支撑结构，它们的形式和尺寸对地震响应有显著影响。

实心桥墩的抗弯和抗剪能力较强，但在地震作用下容易产生较大的内力；空心桥墩则具有较好的延性，但在强震作用下可能发生局部屈曲。

桥台的类型（如重力式桥台、轻型桥台等）也会影响桥梁与地基的相互作用，进而改变地震响应。

3、支座和伸缩缝支座是连接桥梁上部结构和下部结构的关键部件，其力学性能直接影响桥梁在地震中的变形和受力。

常见的支座类型如板式橡胶支座、盆式支座等，它们在地震中的滑移和变形特性不同，会导致桥梁的地震响应有所差异。

都会使机车和车辆的脱轨系数增大,为保证列车安全平稳通过,列车过桥时应有一个适宜的车速。

参考文献:[1]　曾树谷.铁路轨道动力测试技术[M].北京:中国铁道出版社,1988.[2]　中华人民共和国铁道部.铁路桥梁检定规范[S].北京:中国铁道出版社,1978.[3]　G B5599—85,铁道车辆动力学评定和试验鉴定规范[S].收稿日期:20040219作者简介:刘　兰(1958—)女,工程师。

东营黄河大桥地震反应分析刘　兰(铁道部第一勘测设计院桥隧处　甘肃兰州　730000) 摘　要:采用空间梁单元对东营黄河大桥主桥结构进行模拟,得到其动力特性,采用弹性反应谱理论进行地震反应分析,分别进行相应概率水准下结构的抗震性能验算,为桥梁下部结构提供设计依据。

关键词:公路桥;双幅刚构连续梁桥;动力特性;地震反应;抗震性能 中图分类号:U448121+5;U44215+5 文献标识码:B 文章编号:10042954(2004)080072031　概述在建的东红公路东营黄河大桥位于山东省东营市垦利县境内,距上游东营胜利黄河大桥约416km 。

桥址东距郯城—营口地震带约80km ,西距邢台—河间地震带约170km ,历史上桥位区地震主要来自这两个地震带的强震活动。

本文针对东营黄河大桥主桥施工图设计(116+200+220+200+116)m 双幅刚构连续梁桥,采用弹性反应谱理论进行地震反应分析,为桥梁下部结构提供了设计依据。

2　设计采用地震加速度反应谱根据山东省地震工程研究院提供的《东红公路东营黄河大桥工程场地地震安全性评价报告》,桥址场地地震加速度反应谱为β(T )=1T ≤01041+(βm -1)(T -0104)(T 0-0104)0104<T ≤T 0βmT 0<T ≤T g βm (T g /T )C T g <T ≤8 式中,T 0,T g 为反应谱拐点周期;βm 为反应谱最大值;C 为衰减系数。

土木1103班谢立忠111120107（06）地震对桥梁的影响一、地震对桥梁的危害桥台的震害桥台是桥梁两侧岸边的支撑部分，一般是在岸边的原域填土上，用钢筋混凝土修建三角形或矩形的支台。

因为桥台的路基高且三面临空，振动大，桥台和下面土的刚度不同，又相互作用，土体本身在地震中会产生液化、震陷破坏。

桥墩震害桥墩是支撑桥身的主要构件，其震害主要包括桥墩的断裂、剪断和裂缝，其次还有桩柱因埋入深度不够等原因遭受破坏。

落梁震害落梁是桥梁最严重的震害现象。

地震时梁与桩柱发生位移，两岸桥台往河心滑移，引起岸坡滑移破坏。

对于钢筋混凝土梁式桥，地震时该桥活动支座上的梁均从支座上脱落，固定支座钢板焊接缝均被破坏，桥墩压碎。

不良基础导致桥梁破坏地震中大部分桥梁倒塌都是由于地基失效和砂土液化造成的，砂土液化通常指饱和粉细砂，在地震作用下失去抗剪能力，变为流动状态。

地基失去承载力，使得位于上部土层的桥墩倾斜、滑移。

支座破坏支座在桥梁结构中是一个非常重要的部分。

桥梁的桥身并不是直接架放在桥墩上，必须安装防落梁支座，用来防止地震时位移过大而造成落梁。

支座破坏是桥梁上部结构中最常见的一种破坏现象，相邻梁互相碰撞或梁的纵、横向位移，大多数都是以支座破坏为前导，强震时支座受到很大剪力和变形，这是桥梁上部就会脱离支座，产生落梁现象。

二、桥梁防震措施隔震支座法隔震支座法是在抗震应用的较为广泛的方法。

这种方法是通过增加结构的柔性和阻尼来减小桥梁的地震反应的。

采用减、隔震支座在梁体与墩、台的连接处，通过设计或是应用新材料来实现结构柔性和阻尼的增加。

可以有效的减小墩、台所受的水平地震力，从根本上减小了地震的影响，提高了桥梁的抗震性能。

利用桥墩延性桥墩的延性是抗震设计中可以加以利用的特点。

由于桥墩自身是具有延性的，将这一性质加强。

在强震时，这些部位形成的稳定延性塑性铰可以产生弹塑性变形，这样变形将延长结构的周期同时耗散地震的能量。

利用桥墩自身加强的延性，将地震力通过限度内的塑性变形渐渐分散，是在桥梁设计中比较容易实现的抗震方法。

桥梁结构地震响应分析与评估方法研究地震是自然界中一种具有破坏性的自然灾害，对于桥梁结构来说，地震所带来的影响尤为重要。

因此，研究桥梁结构地震响应的分析与评估方法显得十分必要。

本文将探讨桥梁结构地震响应的分析与评估方法，以期提供有效的指导和保障桥梁结构在地震中的安全性能。

一、地震响应分析方法地震响应分析是指利用工程力学原理和地震学原理，对桥梁结构在地震作用下的动力响应进行计算和分析。

常用的地震响应分析方法包括静力弹性分析法、谐波响应分析法、时程分析法和模态分析法。

静力弹性分析法是一种简化的分析方法，假设结构具有线性弹性行为，并忽略结构的非线性效应。

该方法适用于较小震级的地震，对于大震级地震的响应评估则较为不准确。

谐波响应分析法是一种利用谐波激励模拟地震响应的分析方法。

该方法将地震作用看作是一系列正弦波组成的谐波激励，通过对结构在各个谐波激励下的响应进行分析，得到结构的地震反应。

时程分析法是一种基于实际地震波记录对结构进行响应分析的方法。

该方法将实际地震波的时程作为输入，通过数值模拟求解结构在地震作用下的动力响应。

时程分析法考虑了地震波的非线性和非平稳性特征，因此可以更准确地评估结构的地震响应。

模态分析法是一种将结构的地震响应分解为不同模态的分析方法。

该方法通过求解结构的振动模态和模态振型，得到结构在不同模态下的地震响应，并将其叠加得到总体响应。

模态分析法适用于复杂结构和多自由度系统的地震响应分析。

二、地震响应评估方法地震响应评估是指通过对桥梁结构的地震响应进行分析和评估，判断结构的安全性能和耐震能力。

常用的地震响应评估方法包括位移评估、应力评估和能量评估。

位移评估方法主要关注结构的位移响应情况，通过计算和分析结构的最大位移、塑性位移等指标，评估结构的变形程度和塑性变形能力。

位移评估方法更注重结构的整体性能和抗震能力。

应力评估方法主要关注结构的应力状态，通过计算和分析结构的最大应力、剪应力、弯矩等指标，评估结构的承载能力和抗震性能。

液化场地简支桥梁体系地震反应与抗震性态分析液化场地是指土壤在地震力作用下失去原有的固结结构，土体颗粒间的胶结力较弱，从而导致土壤呈现液态流动的状态。

在液化场地中存在诸多地震风险，因此对于液化场地上的简支桥梁体系的地震反应与抗震性态进行分析和评估具有重要意义。

液化场地对桥梁体系的地震反应会导致以下几方面的影响：1.桥梁的动力性能下降：液化场地的土体刚度降低，会使桥梁的共振频率降低，从而导致桥梁在地震作用下的动力响应增大。

2.地震动输入的不确定性增加：液化场地的地震动输入的频谱特性可能发生改变，地震动的频率内容可能增加，因此对液化场地上桥梁体系的地震动输入要进行充分考虑。

3.土壤侧向液化引起的侧移位：液化场地的土体容易出现失稳和液化，会引起桥墩的侧向液化和侧移，进而导致桥梁结构破坏或失稳。

为了对液化场地上的简支桥梁体系的地震反应与抗震性态进行分析，需要进行以下几方面的研究：1.土壤动力特性研究：对液化场地进行室内和现场实验，获取土壤的动力特性参数，包括固结指数、动力刚度、阻尼特性等。

2.液化潜能分析：根据现场勘测和土壤试验数据，开展液化潜能分析，确定液化场地上的土层对地震作用的响应特点和潜在液化情况。

3. 地震动输入分析：对液化场地上的桥梁体系进行有效波动输入的确定，考虑地震动的频率内容和Ricker波的主要周期，进行地震动输入的合理化处理。

4.桥梁体系的受力性态分析：根据桥梁结构的几何形状、材料属性、地震动输入等条件，进行桥梁体系的动力响应分析，包括自振频率、振型、位移和应力的计算。

5.桥梁结构的抗震性能评估：将桥梁结构的受力性态与设计要求进行对比，评估桥梁结构的抗震性能是否满足要求，确定是否需要采取抗震加固措施。

通过上述分析和评估，可以对液化场地上的简支桥梁体系的地震反应与抗震性态进行有效的评估和改进设计，提高桥梁结构的抗震能力和安全性。

同时，也对液化场地上的其他工程项目的地震反应和抗震性态分析具有一定的借鉴和参考价值。

地震作用下桥梁结构的抗震设计桥梁作为交通运输的重要枢纽，在地震作用下的安全性至关重要。

地震可能导致桥梁结构的损坏甚至倒塌，严重影响救援和灾后重建工作。

因此，对桥梁结构进行科学合理的抗震设计是保障桥梁安全的关键。

一、地震对桥梁结构的影响地震是一种突发的自然灾害，其释放的能量以地震波的形式传播。

当地震波到达桥梁所在地时，会对桥梁结构产生多种影响。

首先是水平地震力的作用。

水平地震力会使桥梁产生水平位移和加速度，导致桥墩、桥台等构件承受较大的弯矩和剪力。

如果这些构件的强度和刚度不足，就可能发生开裂、屈服甚至破坏。

其次是竖向地震力的影响。

虽然竖向地震力通常比水平地震力小，但在某些情况下，如近断层地震或大跨径桥梁中，竖向地震力也不可忽视。

它可能导致桥梁支座脱空、梁体与墩台的碰撞等问题。

此外，地震还可能引起地基土的液化、滑坡等现象，削弱桥梁基础的承载能力，导致桥梁整体失稳。

二、桥梁结构抗震设计的原则为了确保桥梁在地震作用下的安全性，抗震设计应遵循以下原则：1、多道防线原则在桥梁结构中设置多个抗震防线，当第一道防线失效后，后续的防线能够继续发挥作用，从而提高桥梁的抗震能力。

例如，墩柱可以作为第一道防线，当墩柱破坏后，支座、伸缩缝等构件能够起到一定的耗能作用。

2、能力设计原则通过合理的设计，使桥梁结构的各个构件在地震作用下能够按照预定的方式屈服和破坏，避免出现脆性破坏和不合理的破坏模式。

例如，应确保桥墩的塑性铰出现在预期的位置，并且具有足够的变形能力。

3、整体性原则注重桥梁结构的整体性，使各个构件之间能够协同工作，共同抵抗地震作用。

例如，通过合理设置系梁、盖梁等构件，增强桥墩之间的连接，提高桥梁的整体刚度和稳定性。

三、桥梁结构抗震设计的方法1、静力法静力法是一种简单的抗震设计方法，它将地震作用等效为一个静态的水平力，作用在桥梁结构上。

这种方法适用于规则、简单的桥梁结构，但对于复杂的桥梁结构，其计算结果可能不够准确。

桥梁结构的地震响应分析与设计地震是自然界中一种常见的灾害，对建筑物和桥梁结构造成严重破坏的能力不可小觑。

在桥梁结构的设计和建设中，地震响应分析与设计是确保桥梁在地震中具备合适抗震能力的关键步骤。

本文将介绍桥梁结构的地震响应分析与设计的基本原理和方法。

1. 地震对桥梁结构的作用桥梁结构在地震中受到两个主要作用：地震激励和地震反应。

地震激励指的是地震震级和地震波对桥梁结构的作用力，地震反应则是指桥梁结构对地震激励的响应。

2. 地震响应分析方法地震响应分析是通过数值模拟的方法，模拟桥梁结构在地震中的动力响应。

常用的地震响应分析方法包括等效静力法、模态叠加法和时程分析法。

等效静力法适用于简单桥梁结构，模态叠加法适用于中等复杂度的桥梁结构，而时程分析法适用于较为复杂的桥梁结构。

3. 设计地震动参数设计地震动参数是进行地震响应分析与设计中的关键参数，通常包括设计地震加速度、周期、阻尼比等。

这些参数需要根据地震区域和结构特性进行合理选择。

4. 桥梁结构的抗震设计抗震设计是指根据地震响应分析的结果，对桥梁结构进行合理的结构抗震设计，确保其在地震中的安全性能。

抗震设计的具体内容包括选择合适的结构形式、确定截面尺寸和材料强度、设计抗震支座等。

5. 结构减震措施除了传统的抗震设计方法外，还可以采用结构减震措施来提高桥梁结构的抗震能力。

常见的结构减震措施包括增加阻尼器、设置减震支座、采用橡胶支座等。

6. 桥梁结构的监测与评估在桥梁结构的使用过程中，地震响应分析与设计的有效性需要进行监测和评估。

通过定期的结构健康监测和评估，可以及时发现并修复潜在的结构问题，确保桥梁结构的长期安全性能。

总结：地震响应分析与设计是确保桥梁结构在地震中具备合适抗震能力的重要步骤。

通过合理选择分析方法、设计地震动参数和采用适当的抗震设计方法，可以有效提高桥梁结构的抗震能力。

此外，结构减震措施和监测评估也是确保桥梁结构长期安全性能的重要手段。

在桥梁结构的设计与建设中，地震响应分析与设计应被高度重视，以确保桥梁结构在地震中的安全可靠性。

3结构地震反应分析与地震计算地震是一种地壳的自然现象，会引起地面的震动和振动。

当地震发生时，建筑物、桥梁、水坝等结构物都会受到不同程度的影响，其中包括结构的振动、变形和破坏等。

为了能够预测和分析地震对结构物造成的影响，以及为了确保结构的安全性，结构地震反应分析和地震计算成为重要的工具。

以下将对这两个概念进行详细介绍。

结构地震反应分析是指通过数学、力学和计算方法，对结构物在地震作用下的动力响应进行分析和计算。

这个过程通常包括以下几个步骤：1.确定地震特性：通过研究地震波、地震地质条件等，确定地震的特性，例如震级、震源和烈度。

2.建立结构模型：将结构物抽象为数学模型，包括结构的几何形状、材料特性和支撑条件等。

3.地震荷载计算：根据地震的特性和结构模型，计算结构所受到的地震荷载，包括地震加速度、速度和位移等。

4.结构响应分析：使用动力学原理和数值计算方法，分析和计算结构在地震作用下的响应，包括振动频率、震动模态和振幅等。

地震计算是根据地震反应分析的结果，对结构物进行力学计算和设计，以确保结构的安全性和抗震性能。

1.结构强度和刚度计算：根据结构的材料特性和地震反应分析结果，计算结构的强度和刚度，以确保在地震作用下结构不会发生破坏或过度变形。

2.结构的动力位移和加速度控制：根据结构的使用要求和抗震等级，计算和控制结构的动力位移和加速度，确保结构在地震作用下不会对使用者造成危险。

3.结构的抗震设计：根据结构地震反应分析结果和设计规范，对结构进行抗震设计和加固，以提高结构的抗震能力和安全性。

结构地震反应分析和地震计算是确保结构的抗震性能和安全性的重要工具。

通过合理的分析和计算，可以对结构在地震条件下的响应进行准确预测，确保结构不会因地震而倒塌或破坏，最大程度保护人们的生命安全。

・桥隧工程・文章编号:100926825(2009)2820288202桥梁结构地震反应分析方法收稿日期:2009206202作者简介:张　彬(19602),男,博士,博士生导师,教授,辽宁工程技术大学,辽宁阜新　123000包寰宇(19832),男,辽宁工程技术大学硕士研究生,辽宁阜新　123000张　彬　包寰宇摘　要:对近些年来在桥梁抗震设计中用到的主要的方法及这些设计方法的研究现状进行了介绍,并且提出了这些方法的适应范围及优缺点,以促进桥梁结构抗震的研究,避免震灾带来的损失。

关键词:桥梁结构,反应谱法,时程分析法,随机振动法中图分类号:U442.55文献标识码:A 改革开放以来,经济、政治、文化的发展速度可以用突飞猛进来形容,人们的生活水平有了相当大的提高,国民经济的迅猛发展使得人们对自己的生活质量要求也越来越高。

因此,最近三十几年间建造的桥梁数量很惊人,自1991年交通部门首次在长江上设计建设黄石长江大桥后,又陆续建成了铜陵长江大桥、江阴长江大桥、大佛寺长江大桥等一大批结构新颖、技术复杂的特大型桥梁。

目前,为了满足人们生活及生产运输等经济发展的需要,高墩及大跨度桥梁越来越成为经济发展中不可缺少的工具。

但是由于技术以及理论的不完善,这种大型的桥梁在抗震设计方面存在着很大的缺陷和不足。

因此,如何确保桥梁在可能发生的地震作用下安全可靠地运行,最大限度地避免人员伤亡,减轻震灾带来的经济损失,且设计又不过于保守,成为工程界极其关注的问题。

地震反应分析的发展经历了静力、反应谱和动力三个阶段,在动力阶段中有弹性和非弹性两个阶段,随机振动和确定性振动是这一阶段中并列出现的两种分析方法,目前世界各国的桥梁抗震设计规范中普遍采用的是确定性地震反应分析方法。

1　静力法这一阶段从19世纪末～20世纪40年代,始创于意大利,发展于日本。

日本位于环太平洋地震带上,遭受过多次大地震的袭击,蒙受了巨大的损失。

从1891年日本发生7.4级浓尾地震后,开始组织对工程结构的抗震研究工作。

桥梁结构的地震响应分析方法地震是一种自然灾害，对桥梁结构的破坏具有重要影响。

为了保证桥梁的安全性，人们对桥梁结构的地震响应进行了广泛的研究，并提出了不同的分析方法。

一、静力方法静力方法是最简单直观的地震响应分析方法之一。

它基于静态平衡的原理，假设地震作用是一个等效的静力，通过计算结构的内力和位移来评估结构的地震响应。

在静力方法中，结构通常被简化为杆件或连续梁模型，并忽略了结构的非线性性质。

由于静力方法没有考虑桥梁结构的动力特性和地震激励的时序性，因此存在一定的局限性。

它适用于简单的结构和小震情况下的地震分析。

二、模态分析方法模态分析方法是基于结构体系的固有振动模态进行地震响应分析的一种方法。

它通过求解结构的振动方程来计算结构的模态参数，并根据模态响应来评估结构的地震反应。

在模态分析方法中，结构首先被离散化为有限个振型，然后通过求解模态方程得到每个振型的频率、振型形态和振型质量。

最后，将地震激励转化为模态坐标系下的等效静力，再对各模态进行叠加得到结构的总响应。

模态分析方法能够考虑结构的合理振型，具有较高的精度和可靠性。

然而，在研究复杂桥梁结构时，模态分析方法需要考虑更多的模态，并解决模态叠加的问题，计算量较大。

三、时程分析方法时程分析方法是一种基于结构的精确动力学行为进行地震响应分析的方法。

它通过数值积分求解结构的运动方程，在时域上模拟结构对地震激励的响应过程。

在时程分析方法中，地震激励通常采用加速度时程记录，并与结构的质量、刚度和阻尼等参数一起输入到数值模型中。

通过迭代计算，可以得到结构在时间上的响应。

时程分析方法能够考虑材料的非线性、结构的非弹性变形和伪力效应等复杂因素，具有较高的准确性和可靠性。

然而，时程分析方法的计算量较大，需要有相应的计算工具和计算资源支持。

在桥梁结构的地震响应分析中，不同的方法可以相互补充，用于不同的分析对象和要求。

静力方法适用于简化的结构和小震情况下的分析，模态分析方法能够考虑结构的振动特性，时程分析方法则适用于研究复杂桥梁结构的地震响应。

我国是世界上多地震的国家之一,地震常常给社会造成巨大损失。

近年来随着我国经济建设的快速发展,出现了各种形式的桥梁(如大跨度、超大跨度斜拉桥、悬索桥、拱桥及各种复杂的城市立交工程。

桥梁抗震设计中也涌现了众多问题。

桥梁结构地震反应分析的发展过程可以大致分为:静力法、反应谱法、动力时程分析法。

目前桥梁设计工作者的一个重要工作内容就是采取正确的抗震计算方法以及有效的构造措施。

反应谱法在桥梁抗震设计中是有一定应用价值的,虽然目前大多数抗震设计规程都指出对大跨度桥梁进行抗震设计应采用动态时程分析法,但是有必要研究反应谱法的优点及不足,以确保桥梁工程在地震过程中有足够的抗震能力和合理的结构安全度。

1桥梁抗震设计的基本思路当前主要地震国家桥梁抗震设计规范的基本思路和设计准则是:设计地震作用基本上分为功能和安全设计两个等级。

虽然各规范使用的名词不同,但其思路是基本一致的。

比较起来我国公路工程抗震设计规范仍在使用烈度概念,关于抗震设计的指导思想方面比较笼统。

主要地震国家抗震设计基本思路见表1。

2反应谱法基本概念人类在与地震的斗争中发展了各种抗震分析方法,分为确定性方法和概率性方法两大类。

静力法、反应谱法和时程分析法均属于确定性方法,随机振动、虚拟激励法属于概率性方法。

通常所说的结构地震反应分析,就是建立结构地震振动方程,然后通过求解振动方程得到结构地震反应(位移、内力等的过程。

2.1反应谱的定义在结构抗震理论发展中,静力法、反应谱法和动力时程分析法三个阶段的形成和发展是人类对自然规律认识的不断深入与完善的过程。

反应谱理论考虑了结构物的动力特性,而且简单正确地反映了地震动的特性,因此得到了广泛认可和应用。

广义线性单自由度体系现行桥梁抗震设计的反应谱分析方法张春霞,李昌铸,卢铁瑞,白红英(交通部公路科学研究院北京新桥技术发展有限公司,北京100101摘要:文章重点论述了桥梁抗震设计反应谱法的基本概念以及在大跨度桥梁设计应用中存在的一些问题,为进行桥梁抗震分析提供参考,以确保桥梁工程在地震过程中有足够的抗震能力和合理的安全度。