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    基于修正反應(yīng)譜法的簡(jiǎn)支橋梁減隔震性能研究

    2021-08-04 02:40:04張西丁
    工程與建設(shè) 2021年3期
    關(guān)鍵詞:譜法全橋阻尼比

    張西丁

    (廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司,廣東 廣州 510507)

    0 引 言

    我國是地震多發(fā)國家,近年來地震發(fā)生頻繁,造成大量結(jié)構(gòu)毀壞。橋梁作為生命線工程,一旦失效將導(dǎo)致重大生命和經(jīng)濟(jì)損失。因此對(duì)橋梁進(jìn)行抗震性能分析與評(píng)價(jià)是極其重要的。我國已建和在建的橋梁中,橋型以中小跨徑的鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋?yàn)橹?,下部結(jié)構(gòu)通常采用樁柱式輕型橋墩[1]。對(duì)于這類橋梁,通常采用延性設(shè)計(jì)和減隔震設(shè)計(jì)兩種抗震體系。延性設(shè)計(jì)通過利用橋梁墩柱發(fā)生塑性變形,延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)周期,耗散地震能量,缺點(diǎn)是震后橋墩發(fā)生了塑性變形不易修復(fù);減隔震設(shè)計(jì)利用橋梁上、下部結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)件(支座、耗能裝置)發(fā)生塑性變形或增大阻尼,延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)周期,耗散地震能量,從而減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng),橋墩保持在彈性范圍,震后通過更換減隔震支座即可恢復(fù)正常使用[2,3]。因此,現(xiàn)在減隔震體系被越來越多地應(yīng)用到抗震設(shè)計(jì)中。減隔震橋梁抗震分析可采用反應(yīng)譜法、時(shí)程法和功率譜法。反應(yīng)譜法是線彈性分析方法,方法簡(jiǎn)潔,在一定條件下,對(duì)減隔震橋梁進(jìn)行等效線性化處理,可采用反應(yīng)譜法進(jìn)行減隔震橋梁的抗震分析。研究表明,只考慮結(jié)構(gòu)的水平地震作用時(shí),多振型反應(yīng)譜法通過迭代計(jì)算可以得到較理想的計(jì)算結(jié)果[4,5]。

    唐光武等[6]以3×40 m連續(xù)T梁橋?yàn)橐劳?,基于單自由度模型的單振型反?yīng)譜法修正方法,得出了考慮減隔震裝置特性單自由度橋梁的等效結(jié)構(gòu)阻尼比,以此來修正設(shè)計(jì)反應(yīng)譜,求得地震地震響應(yīng)。程玉營[7]基于4×25 m連續(xù)小箱梁橋,研究了單模態(tài)和多模態(tài)反應(yīng)譜迭代法對(duì)減隔震分析的適用性,和時(shí)程結(jié)果對(duì)比,可用度較高。目前關(guān)于反應(yīng)譜迭代法在簡(jiǎn)支梁橋中的適用性研究的文獻(xiàn)很少。

    本文以橋梁設(shè)計(jì)中常用的30 m簡(jiǎn)支梁橋?yàn)楸尘埃糜邢拊浖﨧IDAS Civil,基于新版抗規(guī)中的多振型反應(yīng)譜迭代法進(jìn)行分析,并與時(shí)程分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,探討該方法對(duì)減隔震設(shè)計(jì)的適用性。此外,通過對(duì)支座等效剛度和全橋等效阻尼比等迭代參數(shù)進(jìn)行研究,探索出一種簡(jiǎn)化的迭代方法。

    1 工程概況及有限元建模

    1.1 項(xiàng)目介紹

    某路基寬度為26 m雙四高速公路,橋梁采用2×12.75 m分幅布置,單幅橋面凈寬12.5 m。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用多聯(lián)3×30 m先簡(jiǎn)支后橋面連續(xù)預(yù)制小箱梁結(jié)構(gòu),梁高1.6 m。下部結(jié)構(gòu)采用D140-D160 cm樁柱式橋墩。橋梁斷面形式如圖1所示。該高速公路橋址區(qū)場(chǎng)地土為軟弱土~堅(jiān)硬土,場(chǎng)地類別為Ⅲ類,抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度,基本地震加速度值為0.10g,反應(yīng)譜特征周期為0.45 s。橋梁采用減隔震體系,支座選用高阻尼橡膠支座,型號(hào)為HDR(Ⅰ)-520×181-G0.8-e80,每片小箱梁兩端各布置一個(gè)支座。

    圖1 橋梁橫斷面圖(半幅)

    1.2 有限元模型建立

    1.2.1 支座的模擬

    根據(jù)文獻(xiàn)[2],高阻尼支座的恢復(fù)力模型可采用雙線性模擬,其恢復(fù)力模型如圖2所示。由文獻(xiàn)[3]可查出支座的設(shè)計(jì)參數(shù),屈服前水平剛度Ku=946 kN/mm;屈服后水平剛度Kd=949 kN/mm;屈服強(qiáng)度Fy=81 kN;水平等效剛度Keff=1.95 kN/mm;支座等效阻尼比ζ=015。應(yīng)用時(shí)程法計(jì)算時(shí),用雙線性彈塑性單元來模擬高阻尼支座,這種模型可以考慮高阻尼橡膠支座的非線性耗能特性。

    圖2 高阻尼支座的恢復(fù)力模型

    1.2.2 有限元模型

    采用MIDAS Civil 2020建立單梁模型模擬上部結(jié)構(gòu);時(shí)程法計(jì)算時(shí),采用等效雙線性模型模擬高阻尼橡膠支座;修正反應(yīng)譜法計(jì)算時(shí),采用彈簧來模擬支座;采用一般彈性支承(6個(gè)方向的剛度)模擬樁土相互作用。樁基彈性剛度模擬時(shí)應(yīng)考慮樁土相互作用,按照m法計(jì)算樁土水平剛度,m取值按照《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG 3363-2019)中規(guī)定,并考慮2.5倍動(dòng)力放大系數(shù)??紤]到相鄰結(jié)構(gòu)對(duì)邊界條件的影響,建立三聯(lián)橋梁結(jié)構(gòu),選取中間一聯(lián)結(jié)果作為研究對(duì)象;反應(yīng)譜的設(shè)計(jì)參數(shù)按新版抗規(guī)[2]選取。取橋墩高度等高H=10 m,橋梁有限元模型如圖3所示。

    圖3 橋梁有限元模型

    2 修正反應(yīng)譜法分析

    根據(jù)新版抗規(guī)[2],采用多振型反應(yīng)譜法進(jìn)行抗震分析時(shí),應(yīng)采用迭代方法分別計(jì)算順橋向和橫橋向的地震響應(yīng),迭代過程為:

    (1)建立模型,各支座剛度可取屈服前初始剛度,全橋等效阻尼比取0.05。

    (2)進(jìn)行多振型反應(yīng)譜計(jì)算,根據(jù)求得的支座位移利用雙線性模型求得支座等效剛度,和橋墩剛度串聯(lián)求得結(jié)構(gòu)等效剛度,進(jìn)而得出全橋等效阻尼比。

    (3)根據(jù)求得的支座等效剛度修正計(jì)算模型,并按全橋等效阻尼比修正 0.8 倍一階振型周期及以上周期的反應(yīng)譜值,得到修正的設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜。

    (4)重新進(jìn)行抗震計(jì)算,得出支座位移,迭代,直到兩次支座位移相差不大于3%,迭代結(jié)束。

    下面將利用此方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行順橋向的地震作用分析,并與時(shí)程計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,以此驗(yàn)證此方法在簡(jiǎn)支梁橋減隔震分析時(shí)的合理性。

    2.1 初始迭代剛度的選擇

    根據(jù)新版抗規(guī)[2],取支座屈服前的水平剛度Ku=949 kN/mm作為初始迭代剛度,進(jìn)行抗震計(jì)算。由于上部結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu),可選取一跨中的一個(gè)橋墩結(jié)果進(jìn)行分析,考慮到邊界條件的影響,選取中間聯(lián)中間跨的橋墩為研究對(duì)象。經(jīng)計(jì)算,反應(yīng)譜作用下中間墩的支座位移為18.2 mm,根據(jù)規(guī)范方法計(jì)算出的全橋等效阻尼比ζ=0.0158,遠(yuǎn)小于混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比0.05,這是不合理的,原因如下:

    (1)一般來說,混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比為0.05。減隔震橋梁設(shè)計(jì)的隔震原理就是通過增大結(jié)構(gòu)阻尼、延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)自振周期來消耗地震能量和降低結(jié)構(gòu)地震響應(yīng),所以使用了減隔震支座后的全橋阻尼比應(yīng)大于0.05。

    (2)支座位移為18.2 mm,已經(jīng)大于其屈服位移8.54 mm,說明支座已經(jīng)發(fā)生了屈服,屈服后支座的水平剛度下降得很快,大約為初始剛度的1/6。此時(shí)支座的等效剛度與初始水平剛度相差較大。

    (3)若繼續(xù)按照此方法迭代,用得出的等效阻尼比0.0158去修正反應(yīng)譜曲線,譜值會(huì)變大,這與預(yù)期的譜值減小相反。

    綜上,應(yīng)該更改初始迭代剛度的取值??紤]到此時(shí)支座已經(jīng)屈服,雖然不能明確地得出支座位移,但是可以利用支座在設(shè)計(jì)位移下的等效剛度Keff=1.95 kN/mm作為初始迭代剛度來進(jìn)行迭代。取設(shè)計(jì)位移下支座的水平等效剛度 作為初始迭代剛度,帶入模型重新計(jì)算。經(jīng)計(jì)算,支座位移為77.6 mm,全橋等效阻尼比ζ=0.0868>0.05,結(jié)果是合理的。繼續(xù)迭代,最終經(jīng)過3次迭代后,支座位移與上一次結(jié)果的誤差為0.8%<3%,滿足要求,迭代終止。具體的迭代過程見表1。

    表1 多振型反應(yīng)譜迭代結(jié)果(墩高10 m)

    從以上分析可以看出,使用支座在設(shè)計(jì)位移下的水平等效剛度作為初始迭代剛度進(jìn)行分析是有效的。為了驗(yàn)證此方法的適用性,下面與時(shí)程計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

    2.2 非線性時(shí)程分析

    在結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)時(shí)程分析中,如何選擇輸入的地震波,是一個(gè)很重要的問題。當(dāng)選擇地震波時(shí),應(yīng)該考慮地震動(dòng)三要素,即地震動(dòng)強(qiáng)度、地震動(dòng)譜特性、地震動(dòng)持續(xù)時(shí)間[8]。根據(jù)該橋梁地震烈度和場(chǎng)地土類別,通過3條模擬人工波作為本次時(shí)程分析的地震動(dòng)輸入,時(shí)程分析結(jié)果取E2地震作用下的 3 條地震波對(duì)應(yīng)結(jié)果的最大值。地震波如圖3所示,將地震波輸入到MIDAS Civil模型中,進(jìn)行非線性時(shí)程分析。

    為了比較修正反應(yīng)譜法(以下簡(jiǎn)稱方法一)和時(shí)程分析法(以下簡(jiǎn)稱方法二)的結(jié)果,選取支座位移、支座等效剛度和墩底彎矩作為研究對(duì)象,結(jié)果對(duì)比見表2。從表2中可以看出,方法一的支座位移比方法二大14.5%,而支座等效剛度小約7%,兩者不是成比例的,體現(xiàn)了支座的非線性特性,從支座等效剛度來看,兩者之間差別很小。作為結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)指標(biāo)(墩頂位移和墩底彎矩),方法一比方法二的結(jié)果大了約18%,這是因?yàn)榧词怪ё刃偠认嗖畈淮?,但修正反?yīng)譜法地震輸入用的是修正以后的反應(yīng)譜特性,通過彈性分析得到的結(jié)果;而方法二是考慮了支座的非線性特性和支座耗能得到的結(jié)果。綜上可以認(rèn)為修正反應(yīng)譜法結(jié)果是合理的,并且方法一的地震響應(yīng)比方法二偏高,這在設(shè)計(jì)中是偏安全的。

    圖4 E2地震波時(shí)程曲線

    表2 方法一和方法二結(jié)果對(duì)比表(墩高10 m)

    2.3 墩柱高度的影響

    2.3.1 減隔震橋梁的合理范圍

    減隔震設(shè)計(jì)是通過增大阻尼,延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)周期來耗散地震能量,從而減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。當(dāng)墩高增大時(shí),結(jié)構(gòu)剛度減小,周期變大,通過延長(zhǎng)周期效果變得不明顯。因此,首先需要確定簡(jiǎn)支梁橋減隔震設(shè)計(jì)的合理應(yīng)用范圍,然后在這個(gè)范圍內(nèi)研究修正反應(yīng)譜法的適用性。

    陳光等[4]研究了不同墩高下減隔震支座對(duì)橋梁地震反應(yīng)的影響,發(fā)現(xiàn)隨著墩高的增加,減隔震體系體系周期增加,延長(zhǎng)周期和減隔震效果不明顯,建議在墩高較高時(shí)謹(jǐn)慎對(duì)待。魏思斯[5]通過對(duì)40 m連續(xù)T梁橋在不同墩高下橋墩地震工況的內(nèi)力、位移響應(yīng)進(jìn)行研究,當(dāng)墩高不超過20 m且采用圓形雙柱墩時(shí),鉛芯隔震橡膠支座能大幅降低橋墩的地震響應(yīng);當(dāng)墩高大于20 m但不超過40 m且采用矩形雙柱墩時(shí),鉛芯隔震橡膠支座能一定程度地降低橋墩的地震響應(yīng),減隔震效果隨著墩高增加而降低,建議減隔震支座適用于橋墩墩高不超過40 m的連續(xù)梁橋。目前對(duì)于簡(jiǎn)支梁橋減隔震設(shè)計(jì)的合理應(yīng)用范圍研究得還不多。

    為了研究橋墩墩高對(duì)高阻尼橡膠支座減隔震效果的影響,結(jié)合既有文獻(xiàn)[5]的研究成果,本文選取墩高分別為5、10、15、20、25 m的5個(gè)工況的進(jìn)行非線性時(shí)程分析。僅研究等高橋梁的結(jié)果,不考慮同一聯(lián)中墩高差異對(duì)結(jié)果的影響。各工況墩高具體取值以及對(duì)應(yīng)的橋墩結(jié)構(gòu)形式見表3。

    表3 等高簡(jiǎn)支梁各工況結(jié)構(gòu)布置

    為了保證結(jié)果的真實(shí)性,采用時(shí)程分析模型,通過比較高阻尼橡膠支座和板式橡膠支座兩種方式下的地震效應(yīng),來分析減隔震支座的減震效果,從而總結(jié)其合理適用范圍。高阻尼支座的設(shè)計(jì)參數(shù)如前文所示,板式橡膠支座參數(shù)見表4。

    表4 板式橡膠支座參數(shù)表

    定義減震率Δ為:

    (1)

    式中:S1為減震前結(jié)構(gòu)的效應(yīng)值(采用板式橡膠支座);S2為減震后結(jié)構(gòu)的效應(yīng)值(采用高阻尼橡膠支座)。

    經(jīng)計(jì)算,減震前后結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)見表5。從表5中可以看出,減震率與墩高密切相關(guān)。墩高越大,減震率越低,減震率由38%下降到8%,墩高25m時(shí),減震效果基本很小,采用減隔震設(shè)計(jì)已經(jīng)不合理。作者認(rèn)為采用減隔震支座后,結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)至少能減小20%才是一個(gè)合理的范圍。因此,對(duì)于此類橋梁,建議在墩高小于15 m的情況下采用減隔震支座。

    表5 減震前后效應(yīng)對(duì)比表

    2.3.2 修正反應(yīng)譜法迭代

    結(jié)合減隔震簡(jiǎn)支橋梁的合理應(yīng)用范圍,選取墩高小于15 m的多種工況,建立修正反應(yīng)譜模型(方法一),使用支座的等效剛度作為初始迭代剛度,用全橋等效阻尼比來修正0.8倍一階振型周期及以上周期的反應(yīng)譜值,通過迭代獲得結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng),并和對(duì)應(yīng)的時(shí)程法(方法二)結(jié)果進(jìn)行比較,以此驗(yàn)證修正反應(yīng)譜法在不同墩高的適用性。橋墩的地震響應(yīng)選取墩頂位移和墩底彎矩2個(gè)指標(biāo)。各工況墩高具體取值以及對(duì)應(yīng)的橋墩結(jié)構(gòu)形式見表6。

    表6 等高簡(jiǎn)支梁各工況墩高布置

    經(jīng)過計(jì)算,不同工況下的模型經(jīng)過3~4次迭代,支座位移均能收斂,方法一和方法二的結(jié)果如圖5所示。

    從圖5中可以看出,墩高小于8 m時(shí),兩種方法的計(jì)算結(jié)果相差不大;墩高大于8 m后,兩種方法的計(jì)算結(jié)果開始拉開,但差值基本維持在一個(gè)穩(wěn)定的范圍。

    圖5 不同墩高下的支座特性和地震響應(yīng)

    (1)支座位移和等效剛度。墩高小于8 m時(shí),兩種方法得出的支座位移相差在7%以內(nèi),由支座位移反推的支座等效剛度相差3%以內(nèi);墩高大于8 m時(shí),支座位移相差在15%~35%,支座等效剛度相差在7%~15%,墩高越大,誤差越大。支座位移的誤差大約是支座剛度誤差的2倍,這是因?yàn)橛捎谥ё姆蔷€性特性,超過屈服位移后,支座剛度會(huì)減小,故支座剛度的誤差小于位移的誤差。

    (2)墩頂位移和墩底彎矩。修正反應(yīng)譜的結(jié)果大于時(shí)程法結(jié)果,但兩種方法得出的墩頂位移和墩底彎矩的差值百分比基本相等。墩高小于8m時(shí),誤差在10%以內(nèi);墩高大于8m時(shí),誤差在10%~15%。誤差與墩高沒有明顯的相關(guān)性。從地震響應(yīng)來看,修正反應(yīng)譜的結(jié)果對(duì)于設(shè)計(jì)偏安全,且誤差也在可以接受的范圍內(nèi)。

    綜上,可以認(rèn)為采用支座的等效剛度作為初始迭代剛度,用修正反應(yīng)譜法來計(jì)算減隔震橋梁是合理的,結(jié)果的可信度較高。

    3 修正反應(yīng)譜的簡(jiǎn)化方法

    修正反應(yīng)譜法計(jì)算需要經(jīng)過多次迭代,每次迭代后都要根據(jù)新的支座剛度和修正的反應(yīng)譜值來修正模型,這樣計(jì)算起來就比較麻煩。若找到一種簡(jiǎn)便的方法來減少迭代次數(shù),在保證結(jié)果可靠性的前提下簡(jiǎn)化計(jì)算過程,修正反應(yīng)譜法的適用性將大大提高。從方法原理和迭代過程可以看出,最終迭代的支座等效剛度和全橋等效阻尼比是兩個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)。下面將對(duì)這兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析。

    不同墩高下的支座點(diǎn)下剛度和全橋等效阻尼比見表7,其中修正反應(yīng)譜法下的支座等效剛度為最終迭代的結(jié)果,時(shí)程法下的支座剛度是由位移反推的結(jié)果。

    表7 不同墩高下的支座剛度和結(jié)構(gòu)阻尼比

    從表7中可以看出,隨著墩高的增大,支座等效剛度在增大,全橋等效阻尼比在減小。

    (1)支座等效剛度變化不大。時(shí)程法在2.8~3.4 kN/mm變化幅度為20%;修正反應(yīng)譜法在2.8~2.9 kN·mm變化幅度為5%。

    (2)全橋等效阻尼比在0.055~0.188之間,變化幅度71%。兩者的大小都與下部結(jié)構(gòu)剛度有關(guān)系。

    鑒于支座剛度的變化較小,可以假定不同墩高下的剛度為定值,下面重點(diǎn)分析全橋等效阻尼比的變化規(guī)律。

    3.1 全橋等效阻尼比

    對(duì)于減隔震橋梁的全橋等效阻尼比,蘭海燕[9]總結(jié)了目前隔震橋組合阻尼比的確定方法,人們?cè)缙诘难芯坎欢啵缑绹鳤ASHTO(1991)確定隔震橋梁阻尼比時(shí)不考慮橋墩的剛度和阻尼,直接等于隔震支座的等效阻尼比;Turkington 等(1989)則將隔震裝置阻尼比與結(jié)構(gòu)阻尼比直接相加作為系統(tǒng)的阻尼比。隨著研究和認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步深入,現(xiàn)在多采用模態(tài)(振型)應(yīng)變能理論方法給出計(jì)算公式,如日本的抗震規(guī)范[10]給出了考慮隔震支座、墩、基礎(chǔ)平動(dòng)、基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻尼比、剛度、支座位移的計(jì)算公式,但是計(jì)算復(fù)雜;Hwang[11]通過將規(guī)則橋梁簡(jiǎn)化為雙自由度模型,采用經(jīng)典阻尼理論,給出的2自由度情況下的振型阻尼比計(jì)算公式;黃建文[12]基于雙自由度模型,進(jìn)一步簡(jiǎn)化為以隔震模態(tài)為主的為單自由度體系,并對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了研究。

    以上研究都得出,隔震結(jié)構(gòu)的等效阻尼比與減隔震支座和橋墩剛度有關(guān)系,但是以上方法的計(jì)算公式復(fù)雜,涉及到多個(gè)參數(shù),不利于簡(jiǎn)化計(jì)算應(yīng)用。定義剛度比為式(2),墩柱剛度為排架墩剛度,支座剛度為一個(gè)墩位處支座等效剛度之和,支座等效剛度由支座位移反算得到。

    (2)

    (3)

    式中:Kp為墩柱剛度;Keff為單個(gè)支座等效剛度;d,Qdi,Kd,i分別為減隔震支座位移、特征強(qiáng)度、屈服后剛度。

    下面研究全橋等效阻尼比和剛度比的關(guān)系,假設(shè)支座的剛度為定值,Keff=2.9 km/mm,求得橋墩剛度來計(jì)算剛度比。以全橋阻尼比ξeq作為因變量,剛度比μ為自變量,將不同墩高下的數(shù)據(jù)作圖,如圖6所示。添加趨勢(shì)線,可以得出公式(4),回歸分析的相關(guān)系數(shù)趨近1,可信度很高,全橋阻尼比和剛度比有關(guān)。

    圖6 不同墩高下的全橋等效阻尼比

    ξeq=-0.017μ2+0.104μ+0.29

    (4)

    3.2 迭代過程

    根據(jù)假定的支座剛度和由公式(4)求得的全橋等效阻尼比,已經(jīng)很接近最終迭代的結(jié)果,這樣修正反應(yīng)譜法的迭代過程大大簡(jiǎn)化。根據(jù)前文分析,修正反應(yīng)譜法和時(shí)程法相比,支座剛度的誤差約是支座位移的一半,而新版抗規(guī)的收斂條件為支座位移與上一次結(jié)果相差3%,因此,簡(jiǎn)化修正法的收斂條件可定為:支座等效剛度與上一次結(jié)果相差1.5%。具體迭代過程如下:

    (1)假設(shè)支座的剛度為定值,即Keff=2.9 kN/mm,作為初始迭代剛度。

    (2)計(jì)算橋墩剛度Kp。

    (4)由公式(2)得出全橋等效阻尼比,修正反應(yīng)譜值,計(jì)算分析。

    (5)將(4)計(jì)算出來的支座位移求得等效剛度,若誤差小于1.5%,迭代結(jié)束。

    4 結(jié) 論

    以多跨30 m簡(jiǎn)支梁橋?yàn)楸尘?,利用有限元軟件MIDAS Civil,基于新版抗規(guī)中的多振型反應(yīng)譜迭代法進(jìn)行分析,并與時(shí)程分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,得出以下結(jié)論:

    (1)對(duì)于排架式橋墩的簡(jiǎn)支梁橋,采用支座的等效剛度作為初始迭代剛度更加合理。

    (2)不同墩高下,與時(shí)程法相比,修正反應(yīng)譜法結(jié)果誤差基本上在20%以內(nèi),且大于時(shí)程法結(jié)果,在設(shè)計(jì)上偏安全。

    (3)不同墩高下,支座的等效剛度變化不大;全橋等效阻尼比與剛度比的二次方相關(guān)。可假定支座的初始剛度為Keff=2.9 kN/mm,計(jì)算得出全橋等效阻尼比來修正反應(yīng)譜值,減少迭代次數(shù)。

    通過簡(jiǎn)化反應(yīng)譜方法可以對(duì)同類橋梁的減隔震設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算,比時(shí)程分析法簡(jiǎn)單,可靠度也較高。

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