地震響應(yīng)的影響因素分析

韓春　劉鵬　吳焱

滑移隔震橋梁的地震響應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)的周期、場(chǎng)地條件、基底摩擦系數(shù)、地震強(qiáng)度等因素密切相關(guān)。為了更好的把握滑移隔震橋梁地震響應(yīng)的規(guī)律性，本文將以三跨連續(xù)剛構(gòu)橋模型為依據(jù)，開展基礎(chǔ)滑移隔震橋梁的參數(shù)研究。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)滑移，地震響應(yīng)，減震率，最大滑移量，剛構(gòu)橋

Earthquake isolation of seismic response of the bridge and the period of the upper structure， site condition， basement， earthquake intensity is closely related to the factors such as friction coefficient.In order to better grasp the bridge seismic response of the slipping isolator regularity， this paper will be based on three span continuous rigid frame bridge model， to study the parameters of the earthquake isolation bridge.

Keywords： Basic slip， Seismic response， Maximum slippage， Rigid frame bridge

1 摩擦系數(shù)對(duì)地震響應(yīng)的影響

為研究摩擦系數(shù)的影響，分別研究摩擦系數(shù)為1.0、0.08、0.06、0.04、0.02的情況下，基礎(chǔ)滑移隔震橋梁的地震響應(yīng)。以八度區(qū)100年超越概率為2%的三條地震輸入進(jìn)行研究。分別是波1，加速度峰值0.26g，持續(xù)時(shí)間32s；波2加速度峰值為0.27g，持續(xù)時(shí)間41s，波3加速度峰值0.27g，持續(xù)時(shí)間43.96s。

計(jì)算結(jié)果分別給出了八度罕遇地震作用下減震率、滑移量隨摩擦系數(shù)f的變化規(guī)律，可以看出：八度罕遇地震作用下減震率與摩擦系數(shù)幾乎呈線性關(guān)系，減震率隨著摩擦系數(shù)的增大線性的減小。最大滑移量是隨著摩擦系數(shù)的增大而減小。殘余滑移量是隨著摩擦系數(shù)的增大而減小的。

2 地震強(qiáng)度對(duì)地震響應(yīng)的影響

為研究地震強(qiáng)度的影響，改變地震峰值加速度，以二類場(chǎng)地地震波EL-CENTRO為基準(zhǔn)通過比例法調(diào)整出五組地震波，其峰值加速度分別為0.10g、0.20g、0.30g、0.35g、0.40g。研究五組地震波作用下基礎(chǔ)滑移隔震橋梁的地震響應(yīng)，并記錄墩頂彎矩的減震率，滑移量的最大值和殘余值。

分別算出了不同地震強(qiáng)度作用下減震率、最大滑移量、殘余量的變化規(guī)律，可以看出：減震率隨著地震峰值加速度的增大而增大；也表明基礎(chǔ)滑移結(jié)構(gòu)適用于大震。最大滑移量隨地震峰值加速度增大而增大。殘余量圖的走勢(shì)大致與最滑移量圖的走勢(shì)一致，大體呈現(xiàn)出殘余量隨峰值加速度的變大而增大。

研究表明即使地震峰值加速度相同的兩條頻譜相差很大的波作用下，結(jié)構(gòu)的最大滑移量相差甚遠(yuǎn)，由計(jì)算得出（波1和波2是峰值加速度相同，頻譜相差甚遠(yuǎn)的兩條波）呈現(xiàn)出的數(shù)據(jù)離散型很強(qiáng)。

3 墩高對(duì)地震響應(yīng)的影響

一般來說，墩越高，順橋向抗推剛度就越小，結(jié)構(gòu)的基本周期就會(huì)相應(yīng)的延長(zhǎng)，而結(jié)構(gòu)的基本周期一定程度上反應(yīng)了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，因此有必要研究基礎(chǔ)滑移橋梁的墩高對(duì)地震響應(yīng)的影響。

基礎(chǔ)滑移橋梁可以看成兩部分組成，隔震層上部分和隔震層下部分。這類橋的地震響應(yīng)不僅與滑移層的性質(zhì)有關(guān)，而且與上部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性相關(guān)。通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，非隔震橋梁的基本周期隨著墩高的增加大致線性的增大。具體計(jì)算結(jié)果如下：

通過圖表發(fā)現(xiàn)，上部結(jié)構(gòu)的基本周期隨墩高的增幅不是很大，墩高增加10m，基本周期增幅約為0.4s。我們以10m為增量，分別探討墩高分別為8.5m–98.5m的情形。

分別算出了不同墩高下減震率、最大滑移量、殘余量變化規(guī)律，可以看出：

（1）減震率隨墩高的變化規(guī)律十分復(fù)雜，曲線走向總趨勢(shì)是減震率隨墩高減小，局部會(huì)出現(xiàn)低谷或高峰。

（2）滑移結(jié)構(gòu)的最大滑移量與殘余量收地震頻譜影響很大，峰值相同的兩條波，最大滑移量和殘余量數(shù)值上可能會(huì)存在較大差異。

4 結(jié)論

本文主要研究了基礎(chǔ)滑移隔震橋梁的三個(gè)重要控制指標(biāo)—結(jié)構(gòu)的減震率、最大滑移量和殘余量。分析了不同摩擦系數(shù)、地震強(qiáng)度、橋梁墩高對(duì)減震率、最大滑移量和殘余量的影響。得到如下結(jié)論：

（1）減震率隨摩擦系數(shù)的增大而減小，曲線呈現(xiàn)較為明顯的線性關(guān)系；最大滑移量和殘余量隨摩擦系數(shù)的增大而減小，曲線不呈現(xiàn)線性特點(diǎn)；

（2）減震率隨地震強(qiáng)度的增大而增大；最大滑移量和殘余量也隨地震強(qiáng)度的增大而增大，但未表現(xiàn)明顯的規(guī)律的規(guī)律；減震率大體隨墩高的增加而減小，二者沒有呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。

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