概述
自1943年M.Biot提出反應譜的概念,以及1948年C.W,Housner提出基於反應譜理論的抗震計算動力法以來;反應譜分析方法在結構抗震領域得到不斷完善與發展,並在工程實踐中得到廣泛套用。可是,由於反應譜僅能給出結構各振型反應的最大值,而丟失了與最大值有關且對振型組合又非常重要的信息,如最大值發生的時間及其正負號,使得各振型最大值的組合陷入困境。因此,對大型複雜立交結構即使結構是處於線彈性狀態,反應譜方法仍不能完全代替時程分析方法。
對於許多大型複雜立交和高架橋結構來說,由於在罕遇地震作用下不可避免要進入彈塑性範圍,採用線性結構分析方法很難獲得真實且安全的設計。1989年發生的美國洛馬·普里埃塔地震(7級)中,舊金山高速公路兩層立交橋的上層橋孔因立柱破壞(約800m範圍)倒塌造成較大傷亡。1994年美國諾斯雷奇地震(6.7級)中,洛杉磯市的破壞極為嚴重。
1995年日本阪神大地震(7.2級)中,高速公路、國道,包括新幹線在內的橋樑結構遭到嚴重破壞。由於交通中斷造成直接、間接經濟損失巨大。因而,為了進一步了解地震作用下橋樑結構的性能,在利用空間桿系有限元,採用非線性時程法進行單層或雙層高架橋結構地震反應分析時,應考慮支座、後繼結構、墩柱的非線性以及樁—土—結構相互作用的影響。如為輕軌高架橋還應考慮軌道結構的影響。
動力分析模式
軌道結構體系計算模式
當輕軌高架橋或雙層高架橋的下層為軌道交通時,應考慮鋼軌和鋼軌扣件的影響。一方面,由於鋼軌對橋樑的約束作用,使得橋樑的振動頻率提高;另一方面,在縱向地震作用下,橋樑與鋼軌之間會產生相對滑動,而且梁軌間的相對滑動具有滯回性,可以耗散部分地震能量。
基本假定
無縫長鋼軌視作空間粱單元;
不考慮因溫度變化、有車時的垂直荷載及制動力引起的梁軌相互作用;
整體道床、軌枕(或承軌台)由於與主梁澆注成一體,固將其與主梁作為整體來考慮;梁軌之間通過扣件單元連線,此單元可視為兩節點複合彈簧單元。