行波激励下大跨度拱桥随机地震响应分析

计算结 果过 于 依 赖所 选 取 的地 面加 速 度 时 间历 程 曲线 的缺点 ， 有极 强 的局 限性 ．由于地 震 的 随机 具 性和 突发 陛 ， 随机干 扰作 用下 的结 构反 应具 有 随 在 机性 ， 因而较理想 的方 法就 是应 用 随机振 动 理论 进
随机振 动法 ．王君 杰等 基 于 Ｓ Ｒ － 网一 次强 ＭＡ Ｔ１台 震 记 录资料 的统 计 分 析 ， 出 了 与 此 地 震 相 对 应 给 的地震 动 空 间 随机 模 型 及 参 数 ， 以 四川 宜 宾 金 并 沙 江南 门大桥 为例 ， 明 了地 震 动 空 间变 化 对 大 阐 跨度 拱 桥 抗 震 安 全 的 重 要 意 义 ¨ ； Ｕ Ｎ Ｇ Ｕ Ｄ ＭＡ Ｏ Ｌ 和 ＳＹ Ｕ Ｏ Ｌ Ｋ等利 用 随机 振 动 分 析 方 法 ， 究 了 地 研 震空 间变化 及 局 部 场地 效 应 对 大跨 度 拱 桥 地 震 响 应特 征 的影 响 －１Ｌ ３；ＵＺＨ等利用 Ｐｓｏｅ 法研究 ｕｈｖｒ 了钢 拱桥 的地 震 响应 特 征 ｌ ； 伟岸 等 以无锡 下甸 ４胡 桥为 例采用一 致地震 激 励和 行波 效应 时 程分 析 法 ， 研究 了拱肋 的几 何 非 线性 ， 以及 几 何 、 料 双 重非 材 线性 对大跨度拱 桥抗震 性能 的影 响 ， 并提 出 了节点 位移 偏 差 向量范 数 的概 念 ．刘 爱荣 等 以广 州 新 Ｊ 光 大桥 为研 究 背 景 ， 用 时 程 分 析 法 系 统 研 究 了 利
程 分析 法 （ 包括 一致 激励 、 点激 励 和 行波 效 应 ） 多 、
随机 振动法涉 及并 不 多．然 而 ， 应谱 方 法 由于 难 反 以考 虑桥梁 支 座所 受 地 震 动 的空 间不 一致 性 而 使
大跨 度桥梁 的抗 震分 析具 有严 重不 足 ， 时程 分析 方 法虽 然可 以考 虑 此 因 素 ， 也 存 在计 算 工 作 量 大 ， 但
弯 矩 分 别 比硬 场 地 条 件 下 增 大 了 ９ ％ 和 ２ ％ ． ４ ２ 关 键 词 ：大跨 度拱 桥 ； 震 响应 ； 机 振 动 ；行 波 效 应 ；场 地 条 件 地 随 中图分类号 ： Ｕ３ ｌ Ｔ １ 文献标志码 ： Ａ
目前 ， 关 拱 桥 的地 震 响应 性 能 研 究 已有 较 有 多 涉及 ， 震 响应 的研 究方 法 主要 有 反 应谱 法 、 地 时
Ｊ ｎ ２ １ ｕ． ０ １
文章编号 ：６ １４ ２ （０ １ ０ －０ １ ５ １７ —２ ９ ２ １ ）３０ ５ － ０
行波激励下大跨 度拱桥随机地震响应分析
刘 爱荣 ，唐 潘 ，禹奇才 ，张俊 平
（ 广州大学 土木工程 学院 ， 广东 广州
摘
５ ００ １０ ６）
要 ：基 于 随 机 振 动 理 论 ， 究 了 大跨 度 拱 桥 在 行 波 激 励 作 用 下 的 平 稳 随 机 地 震 响 应 特 性 ， 示 了地 震 视 波 研 揭
收 稿 日期 ： ０ ０—０ ２１ ９—１ ０
基金 项 目：国 家 自然 科 学 基 金 项 目 （ ０ ７０ ２ ； 东 省 自然 科 学 计 划 项 目 ５ ９ ８６ ） 广 ９ ５０ ５ ０ ００ ０ ） 广
１ 多维 多点随机地震 反应分 析方法
由此可 见 ， 年来 绝 大 多 数 学 者 对 地 震 响 应 近
在绝 对坐 标 系下 ， 结 构 内部 节 点 （ 标 ｓ 与 把 下 ） 支座 节点 （ 下标 ｂ 区分 开 来 ， 多 点 地 震 激 励 下 ） 则
研究方法主要集 中于反应谱法 以及时程分析法 ， 对
速及场地条件对 大跨 度拱桥 的地震响应影响 规律．研 究结果表 明 ： 行波 效应和地 震场 地条件 对大跨度 拱桥 地
震响应影响很 大 ， 随着地震视波速减 小主拱 圈内力表现 为递增趋 势， 当视 波速为 ５ ・ 时拱 脚 弯矩 较一 致 ０ｍ ｓ 激励增 大了 ８ ％ ； ４ 随着场地 刚度减 小主拱 圈 内力逐渐增 大， 一致激励作用下 ， 场地 及 中等场地条件下 ， 在 软 拱脚
第１ ０卷
２１ ０ １年
第 ３期
６月
广 州大 学学 报 （ 自然 科学 版 ）
Ｊｕｎ ｌ ｆ ｕｎｚｏ ｎｖｒ ｔ（ ａ ｒｌ ｃ ｎ ｅＥ ｉｏ ） ｏｒａ ｏ ａｇｈｕＵ ｉ ｓｙ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃ ｄｔ ｎ Ｇ ｅｉ ｕ ｅ ｉ
Ｖｏ ．１ Ｎｏ ３ １ ０ ．
多 点激 励 、 波 效 应 等 时 程 激 励 对 大 跨 度 连 续 刚 行
行地震 动 的描述 和结构地震 反应分析 ．随 机地震 理
论基 于以往大量 强震 记 录 ， 考虑 未来 可能 发 生 的地
震动 ， 地 震 动 的集 合 特 性 ， 于结 构 的反 应 也 掌握 对 作为集 合的特 性 从 统计 概 率 上评 价．利 用 随机 振 动分 析 中 的地 震 动 输 入 具 有 统 计 性 ， 从 概 率 意 并
义上 对结 构反 应 进 行 统计 分 析 ．本 文 以某跨 径 为 ４ ０ ｍ 的上承 式拱 桥 为研究 对象 ， ２ 采用 随 机振 动方
法研 究 了大跨 度拱 桥 在不 同视 波 速 以及 不 同场地 条件 下 的随 机 地 震 激 励 下 的 响应 特 征 ， 旨在 探 索 大跨 度拱 桥在 不 同地震 条 件下 的地 震响应 规 律．
架拱 桥 的 地 震 响 应 的 影 响 。 ； 灿 晖 等 以某 跨 赵 径 为 ３６ｍ 的钢 管 混凝 土 系 杆 拱 桥 为 例 ， 用 虚 ３ 采
拟激 励 法研 究 了各方 向激 励 及 三维 多 点 激励 效 应 对 大跨 度拱 桥地 震 响应特 性 的影 响 ．
１ １ 多点激 励下 的基本 方 程 ．