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ISSN 2096-7780 CN 10-1665/P

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大跨度斜拉桥时程分析输入地震波峰值调整方法

李晓莉 李小双

李晓莉, 李小双. 大跨度斜拉桥时程分析输入地震波峰值调整方法[J]. 地震科学进展. doi: 10.19987/j.dzkxjz.2022-061
引用本文: 李晓莉, 李小双. 大跨度斜拉桥时程分析输入地震波峰值调整方法[J]. 地震科学进展. doi: 10.19987/j.dzkxjz.2022-061
Li Xiaoli, Li Xiaoshuang. Peak adjustment method of input seismic wave in time history analysis of long-span cable-stayed bridge[J]. Progress in Earthquake Sciences. doi: 10.19987/j.dzkxjz.2022-061
Citation: Li Xiaoli, Li Xiaoshuang. Peak adjustment method of input seismic wave in time history analysis of long-span cable-stayed bridge[J]. Progress in Earthquake Sciences. doi: 10.19987/j.dzkxjz.2022-061

大跨度斜拉桥时程分析输入地震波峰值调整方法

doi: 10.19987/j.dzkxjz.2022-061
基金项目: 国家自然科学基金(51708081)资助。
详细信息
    通讯作者:

    李晓莉(1977-),女,副教授,主要从事桥梁抗震方面的研究。E-mail: lxl_0916@dlmu.edu.cn

  • 中图分类号: U442.5+5

Peak adjustment method of input seismic wave in time history analysis of long-span cable-stayed bridge

  • 摘要: 地震波峰值调整常采用基于地震动峰值加速度(PGA)的方法来实现,而现行规范中设计反应谱的峰值加速度为有效峰值加速度(EPA),建议采用EPA进行峰值调整。首先,分析PGA和EPA含义和内在联系,总结国内外现有的EPA计算方法,根据桥梁结构与建筑结构的不同特点,修正桥梁结构时程分析EPA的计算公式。其次,研究EPA计算中地震波反应谱的平滑处理问题,并提出3种峰值平滑方法,分析相关参数的取值及各方法的优劣性。最后,将此方法应用于一座大跨度斜拉桥进行时程分析,比较基于PGA和EPA两种不同峰值调整方法下结构的位移和内力结果。结果表明,应用基于EPA的峰值调整方法得到的时程分析结果更加可靠。

     

  • 图  1  地震波Kern County加速度时程

    Figure  1.  Acceleration time history of seismic wave Kern County

    图  2  地震波Managua, Nicaragua-02加速度时程

    Figure  2.  Acceleration time history of seismic wave Managua, Nicaragua-02

    图  3  地震波Kern County加速度谱平滑前后对比

    Figure  3.  Comparison of seismic wave Kern County acceleration spectrum before and after smoothing

    图  4  地震波Managua,Nicaragua-02加速度谱平滑前后对比

    Figure  4.  Comparison of seismic wave Managua, Nicaragua-02 acceleration spectrum before and after smoothing

    图  5  青州航道桥桥型布置(单位:m)

    Figure  5.  Bridge type layout of Qingzhou Channel Bridge

    图  6  全桥有限元模型

    Figure  6.  Finite element model of whole bridge

    表  1  邻域系数比例分布

    Table  1.   Proportional distribution of neighborhood coefficient

    系数均值
    平滑方法
    加权均值
    平滑方法
    规范反应谱
    平滑方法
    0.4—0.50.1230.0840.107
    0.5—0.60.1910.1750.219
    0.6—0.70.2530.2850.243
    0.7—0.80.2040.2770.196
    其他0.2300.1800.235
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    表  2  E1地震作用下峰值调整系数

    Table  2.   Peak adjustment factor under E1 earthquake

    调整
    方法
    地震波-S 地震波-C 地震波-W
    XYZXYZXYZ
    PGA0.450.510.37 0.400.570.42 0.430.670.40
    EPA0.500.590.370.430.510.420.500.520.40
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    表  3  E2地震作用下峰值调整系数

    Table  3.   Peak adjustment factor under E2 earthquake

    调整
    方法
    地震波-S 地震波-C 地震波-W
    XYZXYZXYZ
    PGA0.760.870.62 0.680.970.71 0.731.140.67
    EPA0.861.010.620.730.860.710.880.860.67
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    表  4  线性时程分析位移峰值

    Table  4.   Peak displacement of linear time history analysis

    关键
    截面
    基于PGA的时程分析(mm) 基于EPA的时程分析(mm)
    DxDyDzDxDyDz
    1-1264591 307481
    2-226147723044473
    3-3281222330212
    4-428674303026730
    5-5273836329625
    注:Dx为纵桥向位移,Dy为横桥向位移,Dz为竖向位移
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    表  5  线性时程分析内力峰值

    Table  5.   Peak internal force of linear time history analysis

    关键
    截面
    基于PGA的时程分析 基于EPA的时程分析
    轴力(kN)弯矩(kN•m)轴力(kN)弯矩(kN•m)
    1-12.61×1034.09×104 2.66×1033.81×104
    2-21.35×1032.84×1041.58×1033.35×104
    3-32.45×1031.52×1042.54×1031.67×104
    4-47.21×1021.72×1047.78×1021.94×104
    6-62.81×1043.16×1052.89×1043.24×105
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    表  6  线性时程分析与反应谱法位移比值

    Table  6.   Displacement ratio of linear time history analysis and response spectrum method

    关键
    截面
    PGA法与反应谱法比值 EPA法与反应谱法比值
    DxDyDzDxDyDz
    1-10.8621.1160.828 1.0040.8980.857
    2-20.8531.0180.8790.9910.9500.887
    3-30.9241.1720.7491.0871.1280.754
    4-40.9321.1480.9940.9841.0430.995
    5-50.8631.3011.3191.0420.9610.957
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    表  7  线性时程分析与反应谱法内力比值

    Table  7.   Internal force ratio of linear time history analysis and response spectrum method

    关键
    截面
    PGA法与反应谱法比值 EPA法与反应谱法比值
    轴力弯矩轴力弯矩
    1-11.1501.178 1.1721.099
    2-20.8650.9081.0131.069
    3-31.1720.7501.2150.827
    4-40.7760.9410.8371.058
    6-60.9591.1390.9861.169
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    表  8  非线性时程分析位移峰值

    Table  8.   Peak displacement of nonlinear time history analysis

    关键
    截面
    基于PGA的时程分析(mm) 基于EPA的时程分析(mm)
    DxDyDzDxDyDz
    1-14541022 525812
    2-24498112551975125
    3-3482383564363
    4-44921285251711552
    5-546912295631058
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    表  9  非线性时程分析内力峰值

    Table  9.   Peak internal force of nonlinear time history analysis

    关键
    截面
    基于PGA的时程分析 基于EPA的时程分析
    轴力(kN)弯矩(kN•m)轴力(kN)弯矩(kN•m)
    1-14.49×1037.03×104 4.55×1036.52×104
    2-22.32×1034.89×1042.70×1035.72×104
    3-34.22×1032.61×1044.35×1032.86×104
    4-41.24×1032.96×1041.33×1033.31×104
    6-64.83×1045.43×1054.94×1045.54×105
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-18
  • 修回日期:  2022-04-25
  • 网络出版日期:  2022-05-18

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