高阶振型对高墩桥梁抗震性能的影响及其识别
2012-02-13管仲国李建中
卢 皓,管仲国,李建中
(同济大学 桥梁工程系,上海 200092)
跨越山谷的高墩桥梁在我国的铁路和公路建设中被广泛使用,例如宜万铁路渡口河特大桥的最高墩128 m,黄延高速公路的洛河特大桥最高墩达143 m。文献[1]指出对于墩高超过40 m,墩身第一阶振型有效质量低于60%,且结构进入塑性的高墩桥梁应作专项研究,美国CALTRANS抗震设计规范仅适用于规则桥梁,而高墩桥梁一般都是典型的非规则桥梁[2]。
近年来,国内外学者对高层建筑结构以及高墩桥梁的抗震性能进行了很多的研究,Sasaki等[3]通过对高层框架式建筑结构的分析说明在Pushover分析中仅考虑一阶振型的加载模式是不足以去识别损伤可能出现的位置;Krawinkler等[4]指出对于受高阶振型作用显著的高层建筑结构和桥梁高墩,pushover方法并不适用,其应用受到一定条件的限制;Panagiotou等[5]对高阶振型影响下的高层建筑中墙体结构的地震反应进行了探讨,并使用双重塑性铰概念(DPH)对高层建筑中墙体结构的抗震设计提出建议。Ceravolo等[6]研究了高墩抗震设计中使用能力设计方法时应考虑的塑性铰位置,并探讨了地震动的频谱特性本身对高墩抗震设计的影响;李建中等[7-8]指出高墩的位移延性能力与地震荷载、高阶振型效应、墩身质量等有一定的关系;梁智垚[9]通过IDA方法,计算了非规则桥梁中的不同墩高墩柱的屈服位移、极限位移和位移延性能力,讨论了墩身质量和高阶振型参与对高墩墩身节点位移、截面曲率的影响。上述学者的研究都指出了高阶振型对高层建筑及桥梁高墩的地震响应有显著影响,但分析高墩桥梁的抗震性能的数据并不全面,缺乏充足的统计数据,现有的研究成果及实验数据主要是针对墩高为30 m以下的中、低墩。……
