基于彈性波理論的框架地震效應(yīng)分析.pdf

1、隨著大跨度桁架、框架、空間網(wǎng)架、格架在土木工程、離岸工程、空間站等結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用,這類結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析重新受到工程師和研究人員的關(guān)注。目前的工程設(shè)計(jì)多用有限元等數(shù)值方法進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)分析,但有限元法主要適用于結(jié)構(gòu)低頻運(yùn)動(dòng)的分析,且離散后自由度數(shù)目和計(jì)算工作量大。如果動(dòng)力響應(yīng)是由沖擊載荷引起,那么初始階段的瞬態(tài)響應(yīng)中富含高頻分量,用彈性波頻域分析方法求解比較合適。回傳波射矩陣法(MRRM, Method of Reverberation Ra

2、y Matrix)是Pao[1]與他的合作者提出的桁架和框架結(jié)構(gòu)瞬態(tài)響應(yīng)的一種新的頻域矩陣分析法,他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這種分析方法精度很高。本文基于Bernulli梁理論,將回傳波射矩陣法的動(dòng)力分析擴(kuò)展到結(jié)構(gòu)受地面運(yùn)動(dòng)加速度載荷的情形,將回傳波射矩陣法應(yīng)用于框架地震效應(yīng)分析。論文計(jì)算了一根左端簡(jiǎn)支,右端受階躍位移δH(t)作用的矩形截面梁,將MRRM解與Mindlin理論得到的解析解進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證MRRM在承受節(jié)點(diǎn)位移載荷時(shí)分析和程序的正

3、確性。將El Centro地震的加速度在頻域變換為速度和位移,將該地震位移作用在5根鋼梁構(gòu)成的一榀框架上,并用MRRM計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)。將上述地震波作用在一跨29根鋼梁構(gòu)成的橋梁上,用MRRM分別計(jì)算不考慮行波效應(yīng)(兩支座同時(shí)輸入水平地震波)和考慮行波效應(yīng)(右支座較左支座延后輸入地震波)情況下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)。計(jì)算表明MRRM能對(duì)地面地震運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的地震效應(yīng)進(jìn)行有效的分析,橋梁的行波效應(yīng)計(jì)算表明,計(jì)入行波效應(yīng)使有些單元的最大應(yīng)力比不計(jì)入行波