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第 19 卷第 3 期应用力学学报 Vol. 19 No. 3
2002 年 9 月 CHINESE JOURNAL OF APPL IED MECHANICS Sep. 2002
文章编号:1000 4939 (2002) 03 0025 06
香港青马桥抗震分析
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张亚辉林家浩1
(大连理工大学大连 116023)
摘要:对香港青马桥的地震反应分析表明,地震地面运动的空间变化效应(特别是行波效应) 对大跨
度结构的响应有着相当大的影响。本文也表明随机振动方法在处理多点激励地震问题时相对于当
前广泛使用的反应谱方法具有明显的优越性。
关键词:地震;反应谱;功率谱;随机;行波效应
中图分类号: TU311 3 , TU208 5 文献标识码: A
来研究这类多点不均匀随机激励问题。但是在计算
1 引言方法上遇到了很大的困难,丘里金认为[1“] 虽然随
机振动方法以其统计特性而很吸引人,它却还不能
大跨度桥梁的抗震能力计算始终是土木工程界被执业工程师接受为其分析方法”; 范马克认为[2 ]
十分关注的问题。对于在高烈度区的桥梁,在强烈“虽然在随机激励场中随机响应分析方法的理论框
地震作用下,结构可能进入高度非线性的受力状态, 架已经建立,但是将其应用于地震工程界则还是不
桥梁的抗震分析一般以采用直接动力法为主。对于现实的,除非是对于只有少量自由度和支承的简单
在低烈度区(例如深圳及与其毗邻的香港) 的桥梁, 结构。”他们最终又退回到近似的反应谱方法的路
结构大体上是在弹性或弱非线性状态工作,桥梁的上。可是仍为其计算效率和精度而激烈争论[3 ,4 ] ,
抗震分析以往一般是采用简便的反应谱方法,并假使得工程技术人员无所适从。
定所有的支座按完全相同的规律运动(且不计时间随机振动方法作为一种先进的分析工具,尽管在
差) 。这对于跨度不大的中小桥梁而言还是可以的。计算方法上尚不尽完善,还是早就被国外一些抗震规
但是对于跨度达数百米甚至千米以上的桥梁,就不范推荐采用了,例如欧洲桥梁抗震规范[5 ] 。因为平稳
合适了。因为这时必须考虑由于地面变形而导致桥随机振动在计算上以频域分析较为方便(它以功率谱
梁支座之间的相对运动,亦即要考虑多点不均匀激密度作为分析的核心) ,所以通常亦称之为功率谱法。
励。包括因有限地震波速导致的行波效应;因土壤虚拟激励法[6 ,7 ]作为一种新的功率谱分析法,从方法
介质不均匀或复杂的震源发震机理等原因而导致的论上看,可以对上述被认为很困难的多点非均匀随机
支座激励之间的不完全相干效应;乃至因场地局部激励问题作精确高效的计算。但在工程上如何应用?
不均匀而造成的局部效应等等。这些复杂因素用通效果如何? 则还缺乏定量的研究。本文以香港青马
常的反应谱方法无法计算。理论上,可以用随机振桥为例作了研究。在用虚拟激励法计算时,分别考虑
动方法来处理,不少著名学者为此作了很大努力。了均匀地面激励、行波效应及支座激励间的部分相干
例如文献[1 ,2 ]都从平稳随机振动的基本方程出发效应(采用了 Loh[8 ] 和 Harichandran[9 ] 建议的相干模
基金项目:国家自然科学基金(编号