Page 270 - 《振动工程学报》2025年第9期

2200 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

3.2 地震响应分析 工况1 工况2 工况3 工况4
0.50
将选择的 15 条地震波以地震动峰值加速度 (peak 0.49
ground acceleration, PGA) 作 为 地 震 动 强 度 指 标 进 行
峰 值 调 整， 分 别 调 整 至 0.2g、 0.4g、 0.6g 和 0.8g。 在 墩底截面曲率需求 / (10 −2 m −1 ) 0.48
OpenSees 中，将各条地震波按纵桥向输入到不同服 0.47
役时间点下的梁桥有限元模型中，得到 15 条地震波 0.46
在不同分析工况下的结构地震响应，并取其平均值
为代表值。当 PGA<0.4g 时，钢筋极限拉应变劣化对 0.45
0 25 50 75 100
于结构地震需求影响很小，这是因为即使考虑劣化， 服役时间 / 年
(a) PGA=0.2g
墩柱材料的塑性发展程度也较低，因此是否考虑钢
0.94
筋极限拉应变劣化对地震需求没有影响；当 PGA≥

0.4g 时，墩柱材料的塑性发展程度足够高，在考虑劣 0.93
化后，核心混凝土或纵筋在部分地震波作用下能达 0.92
到其极限破坏状态，因此各工况的结构地震需求差 墩底截面曲率需求 / (10 −2 m −1 )
异逐渐增大。 0.91

图 9 展 示 了 PGA 为 0.2g、 0.4g、 0.6g 和 0.8g 时 ， 0.90
各工况下 P2 固定墩底截面的曲率需求随服役时间
0.89
的 变 化 规 律 。图 10 则 展 示 了 PGA 为 0.4g、 0.6g 和 0 25 50 75 100
服役时间 / 年
0.8g 时 P3 墩 活 动 支 座 最 大 纵 向 位 移 的 变 化 规 律 。 (b) PGA=0.4g
由图 9 可知：当 PGA≥0.4g 时，随着服役时间和 PGA 1.60
的增大，各工况固定墩墩底截面曲率需求不断增加； 1.56
工况 1 的增幅很小，以服役时间为 75 年、PGA=0.8g 1.52
为例，其最大增幅仅有 3.9%，工况 3 的最大增幅较工 墩底截面曲率需求 / (10 −2 m −1 ) 1.48
况 1 更大，为 6.5%，工况 2 和 4 的曲率需求则明显增
大，最大增幅分别为 14.8% 和 12.2%；可见，在考虑钢 1.44
筋极限拉应变劣化后，固定墩墩底截面曲率需求明 1.40
显增长，采用 DU 模型和 BIONDINI 模型时其增幅最 1.36
0 25 50 75 100
为显著，这与截面弯矩-曲率分析中各工况的抗震能 服役时间 / 年
(c) PGA=0.6g
力分析结果相吻合。由图 10 可以看出：随着服役时 2.40
间和 PGA 的增长，P3 墩活动支座的最大纵向位移均 2.30
呈现不断增大的趋势；但各工况之间的差异很小，在
考虑的所有 PGA 值和服役时间点内，各工况的最大 2.20
差距仅在 1% 以内，因此是否考虑钢筋极限拉应变劣 墩底截面曲率需求 / (10 −2 m −1 ) 2.10
化，对活动支座纵向位移需求的影响不大。 2.00
以表 3 第 14 条 Loma Prieta 波为例，图 11 展示了 1.90
该条波调幅至 0.8g 时，各工况在 75 年时的固定墩墩
1.80
0 25 50 75 100
底截面曲率和 P3 墩活动支座纵向位移响应。由图 11 服役时间 / 年
(d) PGA=0.8g
可以看出：工况 2～4 的墩底截面曲率需求分别比工
况 1 大 16.7%、7.3% 和 14.4%，工况 2 和 4 的增幅比较 图 9 曲率需求随服役时间的变化规律
Fig. 9 Variation of curvature demand with service time
明显；而活动支座的最大纵向位移分别比工况 1 大
3.7%、2.9%、1.5%，各工况间的差距基本上可以忽略 构的地震损伤风险会明显上升。因此，本文采用曲
不计。 率能力与需求比综合表征氯离子侵蚀引起的桥墩抗
由上述分析可知，在考虑钢筋极限拉应变劣化 震能力和地震需求的变化，其定义为截面弯矩-曲率
后，固定墩墩底截面的极限曲率随服役时间发生了 分析得到的极限曲率与固定墩墩底截面曲率需求的
显著的退化，同时截面曲率需求又有所增大，梁桥结 比值。根据抗震能力和地震需求的分析结果，曲率