尹 剑

(山西交通科学研究院集团有限公司，太原 030006)

实际震害、试验研究和数值模拟均表明：竖向地震动及其作用效应可对桥梁结构形成严重不利影响。1995年的日本阪神地震中，大量桥墩发生剪切破坏[1]。随后的试验表明：上述剪切破坏主要由竖向地震作用引起的桥墩轴力变化导致[2]。根据相关计算结果：竖向地震动引起的桥墩轴力变化影响桥墩滞回性能，并会加剧桥墩塑性区的变形[3]。特别地，在近断层竖向地震动影响下，桥墩轴力和桥梁体竖向挠度明显增大[4]。例如，针对某实际桥梁结构的计算表明[5]：竖向地震作用可使其空心桥墩的轴力增加90%以上。

对于桥梁上部结构，竖向地震动的不利影响亦非常显著。于向东等[6]分析了大跨简支钢桁梁桥-轨道系统的动力响应特征，结果显示：竖向地震激励可使桁架最大拉、压轴力分别增大1.5倍和0.8倍；邓子铭等[7]将轨道不平顺作为钢桁梁桥车桥系统的自激激励源，将地震作为外部激励，模拟了地震对车桥系统耦合振动的影响，其结果表明：竖向地震波对车桥系统的竖向振动、脱轨系数、轮重减载率和车体竖向加速度影响显著。KUNNATH et al[8]的计算表明：竖向地震动使得桥梁主梁跨中及负弯矩区的内力需求大幅增大，GULERCE et al[9]的计算结果证实了上述结论。

现阶段，精确计算竖向地震作用下桥梁结构的非线性地震反应，需采用增量动力分析(incremental dynamic analysis，IDA)方法[10]或云分析(cloud analysis，CA)方法[11]。由于上述方法涉及大量非线性时程分析计算，且需要合理遴选地震波并对计算结果进行统计分析，故难以普遍应用于量大面广的工程实践。……