地震反应分析

地质学术语

随着中国城市交通事业的发展，修建了许多城市大型复杂立交和高架桥。其中，大多数城市立交和高架桥都位于地震烈度7度以上地区，必须进行抗震设计。但是，中国铁路工程抗震设计规范和公路工程抗震设计规范由于编写年代较久，存在着许多不足。并且，主要只适用于标准桥梁，如用于复杂的立交和高架桥梁的设计，很难保证结构的抗震安全。国外大多数桥梁工程抗震规范亦只适用于中等跨径的标准桥梁，但多数抗震设计规范中都指出对于复杂桥梁需要采用动态时程分析法进行特殊抗震设计。

内容简介

自1943年M．Biot提出反应谱的概念，以及1948年C．W，Housner提出基于反应谱理论的抗震计算动力法以来；反应谱分析方法在结构抗震领域得到不断完善与发展，并在工程实践中得到广泛应用。可是，由于反应谱仅能给出结构各振型反应的最大值，而丢失了与最大值有关且对振型组合又非常重要的信息，如最大值发生的时间及其正负号，使得各振型最大值的组合陷入困境。因此，对大型复杂立交结构即使结构是处于线弹性状态，反应谱方法仍不能完全代替时程分析方法。

对于许多大型复杂立交和高架桥结构来说，由于在罕遇地震作用下不可避免要进入弹塑性范围，采用线性结构分析方法很难获得真实且安全的设计。1989年发生的美国洛马·普里埃塔地震（7级）中，旧金山高速公路两层立交桥的上层桥孔因立柱破坏（约800m范围）倒塌造成较大伤亡。1994年美国诺斯雷奇地震（6．7级）中，洛杉矶市的破坏极为严重。

1995年日本阪神大地震（7．2级）中，高速公路、国道，包括新干线在内的桥梁结构遭到严重破坏。由于交通中断造成直接、间接经济损失巨大。因而，为了进一步了解地震作用下桥梁结构的性能，在利用空间杆系有限元，采用非线性时程法进行单层或双层高架桥结构地震反应分析时，应考虑支座、后继结构、墩柱的非线性以及桩—土—结构相互作用的影响。如为轻轨高架桥还应考虑轨道结构的影响。

动力分析模式

轨道结构体系计算模式

当轻轨高架桥或双层高架桥的下层为轨道交通时，应考虑钢轨和钢轨扣件的影响。一方面，由于钢轨对桥梁的约束作用，使得桥梁的振动频率提高；另一方面，在纵向地震作用下，桥梁与钢轨之间会产生相对滑动，而且梁轨间的相对滑动具有滞回性，可以耗散部分地震能量。

基本假定

无缝长钢轨视作空间粱单元；

不考虑因温度变化、有车时的垂直荷载及制动力引起的梁轨相互作用；

整体道床、轨枕（或承轨台）由于与主梁浇注成一体，固将其与主梁作为整体来考虑；梁轨之间通过扣件单元连接，此单元可视为两节点复合弹簧单元。

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