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2(實(shí)際抗震分析中由于阻尼選取不同所產(chǎn)生的問題 目前,橋梁地震反應(yīng)分析一般以直接積分的時程分析方法為主。其阻尼模型取Rayleigh阻尼模型,并以主塔或主梁的兩個較低階振型頻率ωi和ωj對應(yīng)的阻尼比作為ζi和ζj,接式(3)和式(4) 求出其余各階頻率的阻尼比,并求出阻尼矩陣代人動力方程,用直接積分的方法求解動力方程。這樣處理阻尼雖然非常簡單,但也產(chǎn)生了以下兩個不可忽視的問題: (1)如前所述,Rayleigh阻尼作為一種正交阻尼,適用于阻尼特性分布非常均勻的工程結(jié)構(gòu)。但是大跨橋梁一般來說都不能算作非常均勻的結(jié)構(gòu)。例如,為了提高橋梁的跨越能力,主梁一般采用鋼箱梁或鋼混疊合梁,而主塔和邊墩則采用鋼筋混凝土材料,兩者的阻尼特性相差比較大。即使主梁材料特性與主塔差不多,大跨橋梁由于抗風(fēng)和抗震的要求,經(jīng)常會在橋梁結(jié)構(gòu)的某些部位加有人工阻尼裝置,比如橋墩上安放高阻尼的抗震支座、橋塔上安放控制振動的裝置TMD等,這都會產(chǎn)生摩擦阻尼或集中阻尼從而造成阻尼特性的不均勻分布。這樣的阻尼均勻性前提得不到滿足的情況下,仍按照 Rayleigh阻尼模型去計算各階振型對應(yīng)的阻尼比勢必會造成除ωi和ωj兩階之外其他各階振型阻尼比與真實(shí)值有或多或少的差別。(2)根據(jù)同濟(jì)大學(xué)土木防災(zāi)國家重點(diǎn)實(shí)驗室對國內(nèi)幾十座大跨橋梁進(jìn)行抗震分析后總結(jié)的經(jīng)驗,邊墩。輔助墩等部位是大跨橋梁抗震設(shè)施的重點(diǎn)。但是采用Rayleigh阻尼模型時,用于計算其他各階振型阻尼比的ωi和ωj一般取的是較低階的振型,而邊墩輔助墩的振動一般都發(fā)生在高階振型。根據(jù)Rayleigh阻尼模型圖,可以看出離ωi和ωj越遠(yuǎn)的振型,其阻尼比就越不準(zhǔn),而且隨著圖上阻尼比按頻率增加的速度越來越快,邊墩部分振動頻率對應(yīng)的阻尼比比實(shí)際值往往偏大,從這一點(diǎn)講會導(dǎo)致邊墩部分反應(yīng)的計算結(jié)果偏于不安全。 一些橋梁抗震研究人員已經(jīng)注意到了以上兩個問題,他們采取的措施是根據(jù)分析的部位不斷變換所選擇的ωi和ωj,比如計算橋塔的縱向地震反應(yīng)時就選擇對橋塔的縱向反應(yīng)起主要作用的兩階頻率作為ωi和ωj,來計算其它各階阻尼比,計算其它地震反應(yīng)時也依此類推。這樣就需要分析人員不斷的重復(fù)選擇。和約和進(jìn)行時程計算,十分繁瑣。 3(解決方法 由以上論述,我們已經(jīng)了解到阻尼是一個非常復(fù)雜的問題,僅僅依靠Rayleigh阻尼模型,會對大跨橋梁尤其是邊墩輔助墩等部位的地震反應(yīng)分析出現(xiàn)不應(yīng)有的誤差。因此,我們嘗試尋找一種既不過分繁瑣又比較準(zhǔn)確的方法。