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近一个诅纪以来,逐步建立并发展起来的确定性地震反应分析方法奋静力法、动力反应谱法和动态时程分析法。
静力法
静力法是苹期采用的分析方法,假定结构物与地震动具有相同的振动,把结构物在地面运动加速度&作用下产生的惯性力视作静力作用于结构物上做抗震计算。惯性力的计算公式为:
静力法忽略了结构的动力特性这一重要因素,把地震加速度看作是结构地震破坏的单一因素,因而有很大的局限性,只适用于刚度很大的结构。
动力反应谱法
动力反应谱法坯是采用“地震荷载”的概念,从地震动出发求结构的较大地震反应,但同时考虑了地面运动和结构的动力特性,比静力法有很大的进步。
单质点体系的较大地震力计算对于1.5所示单质点体系,其较大地震力为:对于这一联立方程组,可利用振型分解法分解成一系列相互独立的振动方程,于是将多质点体系的复杂振动分解为各个振型的独立振动,从而可以采用单质点体系的反应谱理论来计算各振型的较大反应。较后,将各个振型的较大反应按适当的方法(如SRSS,CQC,IGQC等)相组合,即可得到多质点体系的各项反应值。
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。
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r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:项海帆教授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.Berah提出了一种能考虑多点激励的反应谱方法等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。重庆君正是国内早期进入的桥梁充气内模,橡胶气囊内模市场的生产厂家,有多年从事桥梁工程橡胶气囊内模的生产与研发经验,其产品特点耐磨度强、可重复使用、操作方便、质量可靠、价格优廉。
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。