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反应谱方法概念简单、计算方便,可以用较少的计算量获得结构的较大反应值。但是,反应谱只是弹性范围内的概念,当结构在强烈地震下进人塑性工作阶段时即不能直接应用另一方面,地震作用是一个时间过程,怛反应谱方法只能得到较大反应,不能反映结构在地震动过程中的经历。
实际上,对于结构某一截面的各个内力分量,出现较大值的时间不尽相同,因而同时取较大值进行抗震验算不太合理。而且,地震动的持续时间对结构的地震反应也有重要的影响。此外,反应谱长周期部分的确定也是一个难点。为扩大反应谱方法的应用范围,国内外不少学者对反应谱方法进行了很多研究,主要集中在以下几个方面。
长周期设计反应谱值的正确估计项海帆很早就注意到了长周期反应谱的问题,并针对1977年的《公路工程抗震设计规范》提出了修正意见。
反应谱组合方法的研究:先后提出的反应谱组合方法。较近,范立础教授指导的王淑波博士基于虚拟激励提出了振型组合新方法HOC非弹性反应谱的研究。随着延性抗震研究的不断深人,人们对非弹性反应谱的兴趣逐渐增强,讨论这方面问题的文献也在增多。
如王淑波博士改进了反应谱方法以考虑支座的局部非线性问题,能考虑地震动空间变化的反应谱方法:项海帆教授用反应谱方法分析了天津永和桥的行波效应,M.Be提出了一种能考虑多点激励的反应谱方法,等也采用多点激振的反应谱方法对金门大桥进行了H维地震反应分析。尽管不少学者对反应谱方法做了很多改进,但对于复杂、大跨桥梁的地震反应,反应谱方法目前仍然不能很好地考虑各种复杂的影响因素。
如应用反应谱方法对复杂、大跨桥梁进行地震反应分析,有时会由于计裤的频率阶数不够多而得不到正确的结果,或判断不出结构真正的薄弱部位。因此,反应谱方法只能作为一种估算方法,或一种校核手段。
在大跨度桥梁的方案设计阶段,可以应用反应谱方法进行抗震概念设汁,以选择一个较好的抗震结构体系。动态时程分析法
动态时程分析法是随着强震记录的增多和计算机技术的广泛应用而发展起来的,是公认的精细分析方法。目前,大多数国家除对常用的中小跨度桥梁仍采用反应谱方法计算外,对重要、复杂、大跨的桥梁抗震计算都建议采用动态时程分析法。
动态时程分析法从选定合适的地震动输人(地震动加速度时程)出发,采用多节点多自由度的结构有限元动力计算模型建立地震振动方程,然后采用逐步积分法对方程进行求解,计算地震过程中每一瞬时结枸的位移、速度和加速度反应,从而可以分析出结构在地震作用下弹性和非弹性阶段的内力变化以及构件逐步开裂、损坏直至倒塌的全过程。这一计算过程相当冗繁,须借助专用计算程序完成。动态时程分析法可以精确地考虑地基和结构的相互作用,地震时程相位差及不同地震时程多分量多点输人,结构的各种复杂非线性因素(包括几何、材料、边界连接条件非线性)以及分块阻尼等问题。
此外,动态时程分析法可以使桥梁的抗震设计从单一的强度保证转人强度、变形(延性)的双重保证,同时使桥梁工程师更清楚结构地震动力破坏的机理和正确提高桥梁抗震能力的途径。重庆君正生产的桥梁充气内模,是先用氯丁橡胶、天然橡胶与锦纶布复合而成的材料,后用硫化工艺后制成橡胶充气芯模。既有很好的抗胀强度,又有弹性和柔韧性,抗高温并有良好的脱离性能,桥梁充气内模同时也具有良好的耐老化,耐磨性能,使用寿命长等特点,取代传统的刚模木模。