考慮空間效應的大跨度斜拉橋隨機地震下主梁力學響應規律分析

雷順成， 劉國坤， 鄧繼華， 王祺順

(1.湖南省交通科學研究院有限公司， 湖南 長沙 410014； 2.湖南工程學院， 湖南 湘潭 411104； 3.長沙理工大學 土木工程學院， 湖南 長沙 410114)

隨著斜拉橋計算理論的日臻完善、施工工藝及方法的不斷進步，在中國跨江河地區獲得廣泛應用。但斜拉橋作為一種高次超靜定的復雜結構，其受力狀態呈現典型的空間效應，并且在地震、風等隨機性較強的荷載作用下，其受力特征難以明確。目前，在斜拉橋等大跨徑橋梁抗震分析中，為規避隨機性荷載給分析帶來的困難，大多數采用反應譜法和時程分析法兩種手段，反應譜法作為一種靜力模擬方法，可考慮結構各頻段振幅極值，但是無法考慮地震隨機性這一主要特點，且反應譜法僅適用于結構的線彈性工作狀態；時程分析法基于分步積分的思想，可分析結構的最不利響應規律，同時可考慮結構進入彈塑性階段后內力發生重分布變化的受力狀態，是一種較為精確的地震效應分析方法，但是該法只適用于特定地震波形式，故以上兩種方法均有明顯的適用局限性[1-2]。為綜合考慮地震波的隨機性和多因素共同作用效應，該文采用絕對位移直接求解的虛擬激勵法，以某特大跨鋼箱梁斜拉橋為研究對象，探究大跨徑斜拉橋在隨機多維地震作用下結構力學響應特征，研究成果可為大跨徑橋梁抗震分析及動力可靠度研究提供參考[3]。

1 虛擬激勵法計算理論及方法

對于n個自由度、m個約束的結構，其線彈性運動方程可描述為：