地震響應的影響因素分析

韓春　劉鵬　吳焱

滑移隔震橋梁的地震響應與上部結構的周期、場地條件、基底摩擦系數、地震強度等因素密切相關。為了更好的把握滑移隔震橋梁地震響應的規律性，本文將以三跨連續剛構橋模型為依據，開展基礎滑移隔震橋梁的參數研究。

關鍵詞：基礎滑移，地震響應，減震率，最大滑移量，剛構橋

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 摩擦系數對地震響應的影響

為研究摩擦系數的影響，分別研究摩擦系數為1.0、0.08、0.06、0.04、0.02的情況下，基礎滑移隔震橋梁的地震響應。以八度區100年超越概率為2%的三條地震輸入進行研究。分別是波1，加速度峰值0.26g，持續時間32s；波2加速度峰值為0.27g，持續時間41s，波3加速度峰值0.27g，持續時間43.96s。

計算結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f的變化規律，可以看出：八度罕遇地震作用下減震率與摩擦系數幾乎呈線性關系，減震率隨著摩擦系數的增大線性的減小。最大滑移量是隨著摩擦系數的增大而減小。殘余滑移量是隨著摩擦系數的增大而減小的。

2 地震強度對地震響應的影響

為研究地震強度的影響，改變地震峰值加速度，以二類場地地震波EL-CENTRO為基準通過比例法調整出五組地震波，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滑移隔震橋梁的地震響應，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度作用下減震率、最大滑移量、殘余量的變化規律，可以看出：減震率隨著地震峰值加速度的增大而增大；也表明基礎滑移結構適用于大震。最大滑移量隨地震峰值加速度增大而增大。殘余量圖的走勢大致與最滑移量圖的走勢一致，大體呈現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，結構的最大滑移量相差甚遠，由計算得出（波1和波2是峰值加速度相同，頻譜相差甚遠的兩條波）呈現出的數據離散型很強。

3 墩高對地震響應的影響

一般來說，墩越高，順橋向抗推剛度就越小，結構的基本周期就會相應的延長，而結構的基本周期一定程度上反應了結構的動力特性，因此有必要研究基礎滑移橋梁的墩高對地震響應的影響。

基礎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。這類橋的地震響應不僅與滑移層的性質有關，而且與上部結構的動力特性相關。通過數值模擬發現，非隔震橋梁的基本周期隨著墩高的增加大致線性的增大。具體計算結果如下：

通過圖表發現，上部結構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、殘余量變化規律，可以看出：

（1）減震率隨墩高的變化規律十分復雜，曲線走向總趨勢是減震率隨墩高減小，局部會出現低谷或高峰。

（2）滑移結構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值上可能會存在較大差異。

4 結論

本文主要研究了基礎滑移隔震橋梁的三個重要控制指標—結構的減震率、最大滑移量和殘余量。分析了不同摩擦系數、地震強度、橋梁墩高對減震率、最大滑移量和殘余量的影響。得到如下結論：

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

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

參考文獻：

[1] 熊仲明， 王清敏， 豐定國， 姚謙峰. 基礎滑移隔震房屋滑移位移的簡化計算[J]. 西安建筑科技大學學報， 1998

[2] 樊愛武. 滑移隔震結構的滑移位移研究[D]. 武漢： 華中科技大學， 2005

[3] 姚謙峰. 基礎滑移隔震結構動力分析方法及計算理論研究[D]. 西安建筑科技大學博士論文， 1999

[4] 胡幸賢著. 地震工程學[M]. 北京： 地震出版社， 2006

[5] 國家強震動臺網中心

[6] 李振華. 基礎隔震橋梁抗震性能的研究[J]. 沈陽： 北方交通， 2009endprint