大质量法在桥梁非一致弹塑性地震响应分析中的误差与改进

针对大质量法计算大跨桥梁非一致弹塑性地震响应可能存在的误差。基于结构弹塑性分析理论,以某(56+100+56)m大跨连续刚构桥为工程背景,采用Midas Civil 2015建立弹塑性分析模型并利用大质量法处理模型边界形成非一致弹塑性分析模型,通过输入3条实测地震波计算结构的弹塑性地震响应,探讨了大质量法存在的误差并提出了修正方法。结果表明:大质量法直接用于求解桥梁结构的非一致弹塑性地震响应存在误差,会使求得的桥墩关键断面弯矩偏小,其根本原因是大质量法改变了结构的边界条件,使固定约束改为滑动约束,导致求得的恒载弯矩偏小;通过在原大质量法中沿地震动输入方向添加刚度为K的弹性约束同时按照公式ug+αu·g+u g修正输入地震波可实现大质量法的高精度修正,K可与大质量系数M取相同值;对于相应的计算条件,修正后的大质量法求得的桥墩关键断面弹塑性弯矩相对误差降低至0.135%;研究成果可用于任意大跨结构的非一致弹塑性地震响应计算。

贵阳奥体中心主体育场罩篷钢结构抗震性能化设计研究

贵阳奥体中心主体育场罩篷采用了预应力平面桁架斜交网格结构体系,最大悬挑49m。首先确定了抗震性能化设计目标,然后分别采用振型分解反应谱法、弹性动力时程分析方法和弹塑性动力时程分析方法对该工程进行抗震性能研究。针对单独钢筋混凝土看台模型、钢结构模型以及结构整体模型三种计算模型,对结构自振特性、构件应力比、结构位移、塑性铰分布与损坏程度等性能进行深入量化分析与设计。另外针对上下部整体计算模型分别按一致激励和多点激励进行动力时程反应计算。计算表明:采用单独罩篷钢结构模型进行抗震设计存在不安全因素,必须考虑上下部共同工作的整体模型;多点激励法计算基底总剪力小于一致激励法计算结果,采用一致激励法进行设计能保证结构安全性;在罕遇地震作用下,看台钢筋混凝土结构刚度的退化对上部钢结构抗震有利。通过上述系列分析研究,实现了抗震安全性能化设计目标。