豎向不規(guī)則橋墩Pushover的側(cè)向荷載分布模式研究

(重慶交通大學　重慶　400000)

引言

隨著基于性能的抗震設計方法的出現(xiàn)，用于預估建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的非線性分析方法得到越來越廣泛的應用。動力時程分析方法雖然能較好地反映出結(jié)構(gòu)的彈塑性性能，判別結(jié)構(gòu)的屈服機制、薄弱環(huán)節(jié)以及可能的破壞類型，但由于其分析過程的復雜性而造成實際工程應用上的局限性。

Pushover分析使用漸增的一定分布的側(cè)向加載形式在地震作用下結(jié)構(gòu)層慣性力的分布，該分布直接影響分析的結(jié)果，側(cè)向加載形式的選取便成為Pushover分析中的一個關鍵問題。盡管目前國內(nèi)外學者已經(jīng)對側(cè)向加載形式進行了一定的研究分析與改進，但從整體來看還存在一些問題需要進一步的研究：①側(cè)向加載形式過于簡單，無法考慮地震作用下結(jié)構(gòu)高振型的影響；②對于不規(guī)則結(jié)構(gòu)地震響應分析方面還缺乏合理的側(cè)向加載形式。本文針對豎向不規(guī)則橋墩結(jié)構(gòu)的特點，引入節(jié)點間側(cè)向剛度對側(cè)向加載形式進行修正，提出一種改進的固定側(cè)向加載形式，并對豎向剛度不規(guī)則形式的結(jié)構(gòu)在不同側(cè)向加載形式下進行了Pushover分析，通過與時程分析結(jié)果進行比較研究不同側(cè)向加載形式Pushover分析結(jié)果的有效性和適用性。

一、Pushover側(cè)向加載形式

本文選取的側(cè)向力加載形式為均勻加載形式、倒三角加載形式以及等效振型加載形式和改進的側(cè)向力加載形式。

1)均布加載形式

式中，F(xiàn)i為第i節(jié)點處的側(cè)向力，mi為墩柱第i節(jié)點處的質(zhì)量，Vb為結(jié)構(gòu)基底總剪力，N為墩柱節(jié)點總數(shù)。

2)倒三角加載形式

式中，Hi為墩柱第i節(jié)點到基底的距離。

3)等效振型加載形式

4)本文提出的改進的等效振型加載形式

式中，Di，Dj分別為第i層和第j層的側(cè)向剛度。

二、結(jié)構(gòu)分析模型及軟件

本文采用邁達斯civil進行建模，橋墩尺寸及形狀為：

選取四條地震波進行時程分析：

對結(jié)構(gòu)進行IDA動力時程彈塑性分析，將其結(jié)果作為參照標準，與各種加載形勢下的Pushover結(jié)果進行比較。

三、分析結(jié)果對比

動力時程分析及不同側(cè)向加載形式下的Pushover分析結(jié)果如下：

圖中系列2為動力時程分析結(jié)果，系列4～6依次為等效振型、倒三角、均布加載形式，系列1為本文提出的改進的等效振型加載形式?？梢钥闯?，本文提出的改進的等效振型加載形式，對于側(cè)向剛度有變化的非規(guī)則橋墩結(jié)構(gòu)Pushover結(jié)果相比于其他幾種加載形式，更為精確。

四、結(jié)語

本文從節(jié)點質(zhì)量、側(cè)向剛度、振型參與系數(shù)等影響因素出發(fā)，提出了一種改進的固定側(cè)向加載形式。對豎向不規(guī)則形式的結(jié)構(gòu)在不同側(cè)向加載形式下進行Pushover分析，并與時程分析結(jié)果進行比較，得出結(jié)論，在豎向剛度有變化的非規(guī)則橋墩，應當考慮利用側(cè)向剛度進行荷載重分配。

【參考文獻】

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