地形和土-结相互作用效应对三维跨峡谷桥梁地震响应的影响分析

摘要

评估跨峡谷桥梁的地震性态需要考虑地形效应、行波效应以及土-结相互作用效应.将峡谷-桥梁系统在地震波输入下的反应分析看作波动散射问题,即桥梁及其邻近非规则区域对峡谷场地"自由场"的扰动.基于此思想,本文发展了一套跨峡谷桥梁地震反应分析方法,通过二维模型分析得到峡谷场地的"自由场",结合人工边界输入到峡谷-桥梁体系,采用土-结相互作用分区并行方法对其进行分析,并编制了相应的分析程序.该方法可在自由场分析时考虑非垂直入射地震波,计入行波效应,因此可综合考虑行波效应、地形效应和土-结相互作用效应.通过峡谷场地分析算例,验证了自由场和人工边界实施的正确性;并以马水河大桥为对象,通过5种计算模型结果的比较,分析了地形效应和土-结相互作用效应对跨峡谷桥梁地震反应的影响,算例结果表明,地形效应对墩底剪力、弯矩和轴力有明显影响,对位移的影响要比对剪力、弯矩的影响小;土-结相互作用对桥梁反应的影响较大,较大地减小了桥梁反应.