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。

行波激励对非对称矮塔斜拉桥抗震性能的影响

为研究非对称结构矮塔斜拉桥的抗震性能,基于实际工程案例,采用Midas Civil软件建立非对称矮塔斜拉桥有限元模型,并根据大质量法理论模拟行波激励,分析地震动的内力与位移响应,结合能量法计算滞回耗能和损伤系数,研究行波效应对近波源桥塔及延性抗震的影响。研究结果表明:非对称矮塔斜拉桥在不同向地震作用下中墩内力响应最为显著;行波效应会削弱边塔底部的抗弯、剪承载能力,不同行波激励均对中塔顶顺桥向位移有较大影响。结合受力规律提出非对称结构在抗震设计时只考虑一致激励将造成中墩安全隐患,且随着桥跨不对称性增大设计时应着重考虑边墩受力。