冲击和振动

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冲击和振动/2021年/文章
特殊的问题

建模和地震灾害和风险的评估

把这个特殊的问题

研究文章|开放获取

体积 2021年 |文章的ID 6860335 | https://doi.org/10.1155/2021/6860335

Elham Aboutorabian,名Raissi Dehkordi, 新扩展定量局部和全局指数规律单一和多帧RC桥梁基于模态向量的相关性”,冲击和振动, 卷。2021年, 文章的ID6860335, 17 页面, 2021年 https://doi.org/10.1155/2021/6860335

新扩展定量局部和全局指数规律单一和多帧RC桥梁基于模态向量的相关性

学术编辑器:安吉洛马塞洛Tusset
收到了 2021年4月26日
修改后的 07年6月2021年
接受 2021年6月18日
发表 2021年6月28日

文摘

桥梁的地震需求和性能高度依赖于不规则的水平。尽管先前的研究已经提出方法以量化的不规则桥梁在全球规律性指数方面,目前仍不清楚如何确定不规则的分布沿桥,以及发现不规则的来源。这个研究项目的目的是开发一个量化向量规律标准单和多帧桥梁基于空间位置的修改相关函数缩放模式deck-alone和全桥的形状。拟议的标准计算两种类型的指数规律,即地方(LRI)和全球指数规律(GRI)。GRI是一个标量值代表整个桥梁的总体规律,而LRI突出矢量沿桥不规则分布。自从甲板不连续由于在铰链是不规则的主要原因之一,该指数已在多帧的桥梁。此外,当前的研究旨在调查提出的不规则性指标之间的相关性和非线性线性需求比例。因此,可以选择适当的分析方法基于不规则程度的桥梁。获得的结果提出了指数显示,在铰链的一个主要参数影响当地的不规则分布的一座桥。因此,多帧桥梁需要详细调查,以验证设计规范推荐的特殊设计要求。

1。介绍

在过去的地震方面,可以看出,在严重的地震,地震破坏是高度依赖于桥不规则的水平(1- - - - - -3]。规律的桥梁已经以不同的方式定义的。根据AASHTO,不规则取决于几何性质等桥梁跨度的数量,相邻跨长度比例,曲线桥梁的对角,span-to-span桥墩刚度比(4]。作为第一个试图提供一个测量桥的规律性,索引Calvi比较的行为表明了甲板和全桥使用正交线性相位特性的特征向量(5]。尤规律提供了不同定义索引使用模态保证标准(MAC)以及模态比例因子(MSF)在模型更新或模态相关性结构响应(6]。阿克巴里和Maalek提出规律性指数基于不同目标和参考桥梁的地震反应。这个索引计算使用简化的弹性UL, SM或毫米分析方法提出了AASHTO规范(7]。标准的结构规律对钢筋混凝土桥梁动静力Grendene等人提出的基于等效单自由度系统(8]。他们得出的结论是,当甲板足以控制墩位移,僵硬和桥墩的刚度的分布是对称的,该标准提供了合理的准确性。几项研究服务的相对刚度甲板码头作为桥不规则的指标(9,10]。阿克巴里和Maalek不同的规律性进行了详尽的比较指标(11]。各种不规则的组合类型的影响对桥梁抗震延性调查Sajed和德黑兰的12]。如前所述,所有现有的规律性指数代表的规律性仅通过一个单独的参数代表整体桥规律(全球规律)。同时,关于几何和机械规格的一座桥,它的不同部分可以与不同程度的规律性(本地规律)。因此,本研究涉及识别不规则的来源通过引入局部规律指数。

另一个因素显著影响桥梁的不规则的存在和位置在铰链,这在以前的研究被忽略。过去的地震已经证实多帧桥梁,由于其离散系统的复杂性,更容易受到地震诱发失败相比,常规的(13]。一些研究调查的影响在取决于多帧桥梁的地震反应14,15]。因为大部分的研究工作对于在铰链都集中在多帧桥梁的抗震性能,因此,这导致了缺乏全面的调查在取决于指数规律的影响。

基于抗震设计规范、结构规律是至关重要的,需要考虑到在设置一个复杂的系统的分析方法(4]。在高不规则的情况下,系统的变形形状预测的线性分析可能非常不同于实际变形在地震(16]。Ayala Escamilla调查模态不规则指数和这一特点对桥梁的抗震性能的影响使用的简化方法分析(17]。李等人提出了一种新的非线性静态过程估计弹塑性位移需求对称不规则桥梁(18]。不幸的是,尽管一些研究项目在过去的十年中,选择合适的分析方法基于不规则的桥梁,特别是在多帧的情况下,还没有解决。

摘要局部不规则,由于缺少标准量化向量规律性指数单和多帧桥梁检测不规则的来源提出了沿桥长度通过当地RI。生成的新指数是基于改进方程的模态向量的相关性deck-alone和全桥。指数提出了两个新的参数,描述桥规律作为当地(LRI)和全球标准(GRI)规律产生有效的评价结果。表明,GRI, LRI可以用于各种各样的用途,包括检测不规则的来源,确定每个节点沿着桥的规律性,选择合适的分析方法,在铰链和定位,以及估计的非线性线性需求比例在不同部分的桥。此外,这项研究显示,本地和全球规律密切相关的最大非线性与线性位移比情况下单一和多帧的桥梁。

2。提出规律性指数公式

到目前为止,当地的概念沿着桥的长度没有规律性。制定了本节的目标是开发一种新的向量则代表规律性水平在每个节点沿着桥;因此,每个节点的贡献在整体不均匀性和不规则的来源将会显示。拟议的方法,称为GRI LRI,使用和改进相关函数的概念空间扩展模式的位置形状(COMEF)领域的实验提出的振动分析Catbas阿克坦和(19]。新方法修改总结向量用平方和的平方根(srs)。之后,受误差函数在COMEF配方,开发本地和全局指数规律。求和向量和误差函数将在以下部分中引入的。精制方法采用一系列扩展的因素以减少低烈度节点的贡献。该指数是基于两套模态向量的相关性,与整个桥和甲板,有相同数量的节点(n)和匹配模式()。程序计算提出规律性指数以下步骤。

首先,模式形状是归一化模态质量(如(1)),以使他们具有可比性。 在那里, th归一化的特征向量,包括甲板与桥墩的刚度 th归一化的特征向量deck-alone没有桥墩的刚度的质量矩阵是甲板

第二步是计算误差矩阵为所有目的配对模式在每个节点所示 在哪里 是误差矩阵表示的两个模态向量集的区别n×矩阵。误差矩阵,发现案件中某些节点高误差值。应该指出的是,thdeck-alone是搭配模式th整个桥模式。不难区分配对模式更低的模式,但可能模棱两可的更高的模式。推荐使用模态保证标准(MAC)准确地对整个桥梁的模态形状和deck-alone6]。这样,无关紧要的模式形状消除。

因为在不规则不同节点贡献不同的股票,然后再进一步需要,确定权重矩阵。通过使用加权矩阵,低幅度较小的节点加权因子的影响,反之亦然。为了生成加权矩阵,使用修改后的向量求和。精炼总结向量(SV)是每个节点的形状系数的组合模式所有的模式包括在分析中。的平方和的平方根(srs)所有预定模式是用来确定SV为每个节点,这是一种个人价值。

乘以的空间位置,即。,甲板上的模态形状( ),和相应的元素的向量(SV求和),加权矩阵(WM)可以表示如下:

获得的权重矩阵后,错误值加权和所有考虑模式相结合,并优化协调模态误差函数 为每个节点计算。

坐标模态误差函数说明了不同节点的不规则的桥。最后,受误差函数的概念,当地的规律性为每个节点指数是通过统一减去预期的不规则节点。这个参数表示为当地规律性指数(LRI)。沿着桥结合LRI值会导致个体价值规律对整个桥,名为“全球指数规律(GRI)。

基于上述解释,局部和全局指数规律计算如下:

LRI和GRI是建立基于整个桥梁的模态形状之间的相关性和甲板。因此,模态形状大大影响国际扶轮的结果。国际扶轮和GRI值范围从0到1。类似于其他规律指数,一个值接近1,它显示了一个更高的相关性deck-alone和全桥之间的协议,即。高水平的规律。这个值就越少,越特征向量的相关性,即。、低规律的水平。节点LRI接近统一是正常的,而low-LRI节点可以被认为是不规则的来源。接下来,拟议的18种RI计算高度的不规则单和多帧混凝土箱梁桥梁高规律性索引值较低。

3所示。桥梁规范

不规则之间的依赖关系进行调查和分析方法来验证提出的局部规律指数,viaduct-like钢筋混凝土桥梁的例子。为此,涵盖范围广泛的不规则性,并考虑在铰链的各种职位,3类4——在十八岁的格式和five-span桥梁桥类型是利用。桥模型采用的典型细节从之前做一个可靠的研究20.]。的基本桥梁模型被使用为参考模型在几个研究项目,并担任原型在欧洲研究项目(11]。桥模型由四和五个50米跨度和码头的高度h= 7米、14米,21米,箱形断面。上层建筑在所有模型具有相同的几何和力学特性。模型的典型的甲板是14米宽,连续空心箱形断面。码头由一个空心矩形柱与统一的横截面。提出了桥梁的几何属性在图1。生成三维非线性有限元模型。为了覆盖广泛的相邻帧基本周期比和不规则,三类桥梁考虑如下。

3.1。模型类型的桥梁

三个连续four-span桥梁有或没有在铰链和各种柱高度。列高度包括三个值7、14、21米。模型A111是一座桥,有三个码头的高度(普通桥),而模型A131最高的不规则性更明显区别中央和侧墩高度(高度不规则的桥)。对桥式铰链的几何属性和位置描述在图2和表1


桥ID 高度(米) 铰链的位置
P1 P2 P3

A111 7 7 7 跨度2 - 10 m之前P2
A121 7 14 7 跨度2 - 10 m之前P2
A131 7 21 7 跨度2 - 10 m之前P2

3.2。桥的B型模型

第二组的模型由三个连续five-span桥梁有或没有在铰链。图3代表了桥接配置。说明,码头的高度对称增加从一边牙中间码头。表2在每个模型中显示模型规范和铰链位置b所有类型的模型被认为是单一和多帧。


桥ID 高度(米) 铰链的位置
P1 P2 P3 P4

B1111 7 7 7 7 跨越3 - 10米后P2
B1221 7 14 14 7 跨越3 - 10米后P2
B1331 7 21 21 7 跨越3 - 10米后P2

3.3。桥模型类型的C

4说明了桥梁类型c。这些模型的纵向视图five-span连续桥梁,没有两个在铰链。因此,三个类的多帧与各种不规则桥梁水平和铰链的位置。表3描述了模型规范和铰链的位置在每个模型类型的C。


桥ID 高度(米) 铰链的位置
P1 P2 P3 P4 铰链(1 铰链2

C1111 7 7 7 7 跨度2 - 10 m之前P2 跨度之后的4到10米P3
C1221 7 14 14 7 跨度2 - 10 m之前P2 跨度之后的4到10米P3
C1331 7 21 21 7 跨度2 - 10 m之前P2 跨度之后的4到10米P3

4所示。数值模拟

OpenSees,一个开源的有限元平台,用于桥梁的三维数值模拟(21]。一般的配置模型采用的平托(20.]。考虑桥梁结构抗震设计已经完成根据Eurocode 8设计谱。最坏的桥梁设计静态和动态加载条件组合在纵向和横向的方向。为了反映桥梁的延性能力,行为因素,2.5使用桥梁的结构体系。活载的贡献在地震载荷是不需要根据4.1.2 EN 1998 - 2的一部分。纵向钢筋截面积的码头被认为是列的总横截面积的2%。桥墩的横向钢筋的体积比率被认为是0.5%。列是使用“非线性梁柱”元素建模fiber-defined截面。上层建筑元素将保持弹性,因此建模使用线性弹性梁柱”元素在每个码头的顶端点集中质量。桥面是覆盖10厘米沥青路面。结构重量和质量计算直接基于材料的密度和体积,和特定重量的混凝土和沥青假定为25 - 20 KN / m3,分别。P-Δ效应是通过线性几何变换考虑梁的刚度和抵抗的力量。5%的瑞利阻尼与0.5和2.0秒的时间,以确保实现类似的阻尼振动值在范围广泛的时间内(22]。

在这项研究中,单轴材料“Concrete04”是用于建模的钢筋混凝土。这种材料是Chang和曼德模型定义单调约束混凝土应力-应变关系属性(23]。25 MPa被认为是对无侧限抗压强度的混凝土。对于钢筋,单轴“钢筋”与400 MPa屈服强度是利用材料,这是由Chang和曼德(提出的基本模型24]。甲板列连接被认为是整体建模和使用刚性链接。

在铰链受到集中的影响轴承载荷、访问洞,和可能的实用程序。因此,他们与三维扰动区域的行为和需要特殊考虑25]。牙在铰链是假定为配备剪切键。因此,用于横向销支持。“ZeroLength”元素的组装用于模型在铰链和牙组件。桥台建模在纵向和横向的方向是实现基于模型由Macki和Stojadinovic [26]。纵向桥台是部分的函数的行为,包括桥台后墙,弹性支承,桥台背后的差距,以及回填(26]。只要膨胀接头是足够大来容纳桥台墙和上层建筑之间的循环运动,轴承是地震抵抗系统的一部分(人)。关闭或影响事件的差距后,上层建筑的部队将发生转移到桥台墙。结果,方法完全被动土压力条件的压力。同样的,有几个因素参与的横向响应桥台包括弹性支承垫,剪力键、翼墙、和回填材料。在铰链的数学模型和牙图所示5。剪力键是用来提供横向约束对桥梁在地震和nonseismic负载下上层建筑。在铰链处剪力键能力建议最近的码头的相同27]。桥台抗剪键的能力被认为是等于死负载反应在桥台(27]。单轴的系列组合“Steel02”的材料和“ImpactMaterial”是用于建模这一行为。“ImpactMaterial”OpenSees是基于一个近似Muthukumar提出的赫兹接触模型(28]。提到材料服务建模的影响现象和冲击影响剪力键,后墙,在铰链。单轴“弹性”的材料是用来模拟钢筋弹性轴承在水平和垂直方向。AASHTO [29日和加州运输局27)考虑双线性近似force-deformation关系的被动土压力背后的基牙,虽然Shamsabadi等人推荐多重线性骨架曲线(30.]。回填土的消极抵抗建模使用“双曲缺口材料”提出的Shamsabadi et al。30.]。翼墙的高度被认为是1/3的后墙高度(31日]。机械和几何规格表列出研究的桥梁4


建模参数 单位

钢材屈服强度 MPa 400年
混凝土无侧限强度 MPa 25
弹性体轴承剪切模量 MPa 0.9
桥台被动初始刚度 KN /毫米/米 14.5
阻尼 - - - - - - 0.05
座位宽度 毫米 150年
关节间隙 毫米 50
轴承(宽××深度高) 毫米 轴承(600×400×120)(3)
剪力键(宽×深度) 毫米 380×380
在剪切键的横向刚度 (KN /厘米) 5600年

列周围的土壤和基础建模通过使用纵向,横向,转动弹簧。弹簧是用线性建模材料分配给长度为零的元素。

验证OpenSees模型、振动的周期与报告卡波斯et al。32]。从OpenSees获得高自然周期之间的协议模型和观察结果报告卡波斯。

5。地震数据

进行非线性时程分析的桥梁使用20集宽带双向的地面运动的各种土壤类型,大小,和故障距离被贝克(33]。地震记录被选择从太平洋地震工程研究(同行)数据库。贝克开发选择算法的结果是一组记录地面运动的响应光谱匹配目标均值和方差(33]。,一组的一部分的标准化使用贝克所提供的地面运动。地面运动变量与兆瓦级断裂平面的距离= 6.0到8.0在坚硬土壤条件下被选中。地面运动的主要规格表中列出5。图6代表了5%阻尼pseudoacceleration响应光谱选择地震。的个人和平均水平分量选择地面运动。地震的垂直分量是放弃了在这个研究。


不。 地震的名字 一年 最亲密的距离

1 庞大的湖泊必经01 1980年 长谷大坝(Upr邻接) 6.1 15.5
2 气高气在台湾 1999年 CHY036 7.6 16.1
3 门多西诺角 1992年 身孕消防站 7 14.3
4 帝王谷还是06 1979年 δ 6.5 22
5 科喀艾里,土耳其 1999年 Yarimca 7.5 4.8
6 帝王谷还是06 1979年 Calipatria消防站 6.5 24.6
7 气高气在台湾 1999年 CHY034 7.6 14.8
8 气高气在台湾 1999年 望远镜 7.6 38.4
9 科喀艾里,土耳其 1999年 Duzce 7.5 15.4
10 特立尼达拉岛 1980年 力拓戴尔天桥,E 7.2 76.06
11 Spitak、亚美尼亚 1988年 Gukasian 6.8 23.99
12 洛马普列塔 1989年 Gilroy数组# 4 6.9 14.3
13 气高气在台湾 1999年 TCU060 7.6 8。5
14 维多利亚、墨西哥 1980年 吉娃娃 6.3 19
15 洛马普列塔 1989年 弗里蒙特爱默生法院应承担的 6.9 39.9
16 Chalfant谷公/ 02 1986年 扎克兄弟牧场 6.2 7.6
17 气高气在台湾 1999年 TCU118 7.6 26.8
18 德纳里峰,阿拉斯加 2002年 水龙头泵站# 10 7.9 2。7
19 帝王谷还是06 1979年 埃尔森特罗数组# 4 6.5 7.1
20. 大熊必经01 1992年 圣贝纳迪诺E应承担的 6.5 34.98

6。评价的指标

6.1。GRI的验证

验证提出的标准,在此建议的规律性为所有预期指数计算模型并与Calvi指数的结果。国际扶轮Calvi提出(5解释(8)是一个可靠的标准已被研究人员经常使用(11]。Calvi的普遍性和其他以前的方法是基于量化标准对整个桥,而不规则的来源及其分布沿桥不提供。Calvi指数测量横模形状之间的差异的甲板上没有列和整个桥梁基于特征向量的正交性属性表现在以下形式: 在哪里 , ,nth整个桥模式形状和甲板,甲板上的质量矩阵,分别和模式的数量。

十八岁的桥梁被认为是单一和多帧格式的桥梁。前三个考虑横向振动模式。例如,前三个横向模式的deck-alone B1221如图B类和模型7。新规律指数(GRI)的结果进行比较与可靠Calvi方法如表所示6。两种方法之间的一致程度确定的有效性提出的标准。根据表6,观察Calvi之间有高度的相关性,并提出了方法。因此,新方法足够准确的实现。


模型 GRI Calvi方法((1))

A111 1.000 1.000
A121 0.899 0.954
A131 0.884 0.939
Multi-A111 0.887 0.940
Multi-A121 0.829 0.879
Multi-A131 0.818 0.863
B1111 1.000 1.000
B1221 0.920 0.916
B1331 0.909 0.893
Multi-B1111 0.956 0.963
Multi-B1221 0.886 0.841
Multi-B1331 0.874 0.813
C1111 1.000 1.000
C1221 0.920 0.916
C1331 0.909 0.893
Multi-C1111 0.967 0.987
Multi-C1221 0.890 0.867
Multi-C1331 0.881 0.845

6.2。灵敏度的新RIs的数量所需的模式

GRI的制定是基于几个人模态形状的组合结果。人们普遍认为,常规桥梁占主导地位的基本模式参与和不规则的增加,高次模的贡献增加。因此,似乎所需的方式达成的数量准确GRI的不规则程度取决于预期的桥。更高的振动模式的影响GRI值呈现在图8。根据6.1节,模型与变量沿桥桥墩高度(低GRI)是高度不规则的(例如,A131或B1331模型);因此,预计,在这种情况下,更高的模式带来相当大的影响。图8证实了这种期望,尤其是对多帧桥梁。根据结果,始终需要更多数量的考虑多帧系统模式来实现准确的规律指数相比,连续帧。这意味着更高的振动模式是非常重要的在多帧的情况下桥梁,特别是不规则的。另一方面,数字8显示,常规桥梁GRI值等于团结独立于更高的模式;即。,the results obtained by considering one, two, or more modes of vibration are the same. Therefore the GRI can be calculated based on merely the first mode of vibration.

6.3。提出规律性指数之间的相关性和桥梁的不规则性特征

当两个变量同时增加或减少,它们之间存在相关性。的线性依赖关系来衡量两个随机变量相关系数。N标量观测变量的皮尔森相关系数定义如下: 在哪里μ一个σ一个是变量的平均值和标准偏差一个分别为,μBσB是变量的平均值和标准偏差B。图9代表桥规律性指数之间的相关系数(GRI)和三个实质性的不规则桥梁的特点,即。,米aximum adjacent piers stiffness ratio, the minimum number of required vibration modes to achieve 90% of mass participation ratio, and the coefficient of variation of piers stiffness. The coefficient of variation (COV) of piers stiffness along the bridge is defined as the ratio of the standard deviation to the mean of columns stiffness for an individual bridge. The low value of COV denotes the column uniform stiffness and vice versa.

正如所料,GRI和不规则特征之间的相关性是负面的所有模型。一般来说,GRI的增加与减少最大墩刚度比率,所需的最小数量的振动模式,以及桥墩刚度的浸。根据图9的浸桥墩刚度和所需的最小数量的振动模式代表了与GRI比第三个特征较强的负相关。因此,得出的结论是,增加桥梁的规律性,这是非常有效的提供列均匀刚度。

7所示。应用提出的指标

7.1。检测本地规律性Viaduct-Type桥梁

如前所述,本研究的目的是确定的量化值规律在不同地区的桥梁。当地的规律性为每个考虑景深推导基于指数(1)- (6)。兴趣节点考虑在桥墩的顶部交界处的甲板上。然后计算使用(全球规律性指数7)。LRI和GRI所有桥梁的结果在表中进行了总结78类A、B和c,正如之前提到的,LRI和GRI值范围从0到1。发现LRI和GRI的值等于1定期单帧模型,例如,A111 B1111。模型称为A121、A131 B1221, B1331代表特定类型的桥梁中央码头在哪里比侧的高。在这种情况下,随着中间桥墩高度比,规律性指数下降和预期的桥梁变得更加不规则。最小范围不能为这些参数定义,因为数值研究是由只有少数LRI和GRI的价值观。


模型 指数规律 单帧 多帧

A111 LRI P1 P2 P3 P1 P2 P3
1.0000 1.0000 1.0000 0.845 0.941 0.872
GRI 1.0000 0.8866

A121 LRI P1 P2 P3 P1 P2 P3
0.9209 0.8521 0.9209 0.818 0.805 0.864
GRI 0.8986 0.8290

A131 LRI P1 P2 P3 P1 P2 P3
0.9091 0.8304 0.9091 0.808 0.787 0.857
GRI 0.8837 0.8179


模型 指数规律 单帧 多帧

B1111 LRI P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4
1.000 1.000 1.000 1.000 0.950 0.982 0.925 0.966
GRI 1.0000 0.9559

B1221 LRI P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4
0.905 0.935 0.936 0.905 0.826 0.915 0.911 0.889
GRI 0.9204 0.8860

B1331 LRI P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4
0.888 0.929 0.929 0.888 0.811 0.909 0.905 0.869
GRI 0.9087 0.8744

C1111 LRI P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4
1.000 1.000 1.000 1.000 0.960 0.974 0.974 0.960
GRI 1.0000 0.9668

C1221 LRI P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4
0.905 0.935 0.936 0.905 0.849 0.929 0.929 0.849
GRI 0.9204 0.8897

C1331 LRI P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4
0.888 0.929 0.929 0.888 0.834 0.925 0.925 0.834
GRI 0.9087 0.8807

结果表明,在大多数情况下,多帧桥梁至少稍微比单帧一个不规则。根据表78的区别,得出的结论是,在单身,RI值比较多帧桥梁更显著的常规桥梁的不规则的。换句话说,在铰链影响常规桥梁不规则的多。这个结果证明了在铰链是不规则的主要来源。在所有被认为是桥梁,A131和B1331的双座模型,包括一个在铰链,代表GRI的最小值。因此,这些模型分为最不规则桥梁被认为是在这个研究。另一个重要的观察表78的多帧桥梁GRI值C类不仅仅是双座的B类模型;即。,the regularity degree of class C bridges with two in-span hinges is more than similar bridges with one hinge. In addition, according to the AASHTO provisions, the maximum stiffness ratios of adjacent piers for models A131 and B1331 are exactly identical; therefore, AASHTO categorizes both mentioned models in the same irregularity category. However, based on proposed quantitative criterion, the model A131 is more irregular than B1331. In fact, AASHTO considers merely the stiffness ratio of adjacent frames. Consequently, a quantitative index such as GRI and LRI with the capability of considering this difference is necessary for estimating the actual degree of irregularity.

LRI如图的图形视图10。基于图10 (b),代表两个和three-frame桥梁类B和C类多帧模型,分别。见图10,LRI图代表了规律性分布沿桥。它揭示了一些极端点的值最低的规律性。这些点被称为不规则的来源。类的A121 A131,中间码头与当地规律性的最小值指数,这被认为是一个不规则源单和多帧桥梁。相反,在A111多帧模型,左边码头提供LRI的最小值;因此这个码头是一个不规则的来源。实现更好的性能,建议桥墩的刚度调整LRI更加统一的价值观。根据图10、多帧的桥梁、码头single-pier在一个框架是一个不规则的来源。LRI似乎是一个合适的标准认可的不规则的来源。此外,它有助于在铰链的正确定位。建议计算分析和设计之前LRI桥梁和更新过程中设计。因此,设计师能够选择适当的部分为每个码头,有普通桥最统一的需求。

7.2。非线性线性需求比(NLDR)

抗震设计规范的分析方法基于不规则桥梁。评价这种方法的确定分析方法,在此,规律之间的关系水平和需求值在线性和非线性时程分析评估。

所有目的分析了桥梁纵向和横向方向。关于一套20地震记录选择这个研究项目,共有720个非线性时程分析。接下来,考虑桥梁的计算NLDR每个码头;后来,NLDR和RI将调查之间的关系。结果的色散已描述的最小值,中值,平均值,最大值在图11

11说明了非线性线性位移比纵向方向。它证实了在常规桥梁NDLR方法1。结果显示,在极端的情况下不规则桥梁(低指数规律),弹性反应明显不同于实际的非线性响应和弹性最大非弹性位移比大于1。不规则的减少,更实际的非线性响应的线性响应方法。可以看出,地震的要求更均匀的分布在常规桥梁比不规则。此外,结果在不规则和多帧桥梁更分散。

非线性和线性位移方向横向数据中所示1213类A、B和C模型。基于数据和类似于纵向方向,极其不规则的情况下桥(模型A131 B1331, C1331),弹性横向响应与实际的非线性反应明显不同。换句话说,如果GRI减少,那么NLDR得到统一,或多或少比团结。因此,可以推断,GRI和NLDR是相关的。使用GRI的相关性和NLDR,设计师可以发现线性分析是否能够代表准确反应的桥梁或非线性分析是必需的。一般来说,常规的单帧桥梁的NLDR接近比多帧的统一。结果表明,通过增加桥的不规则性,响应单一和多帧的桥梁之间的差别增加。最差异属于最高的码头。根据研究结果,皮尔斯表示非线性行为在横向比纵向方向;这可能是由不同的解释行为的桥梁纵向和横向框架和悬臂行为,分别。 As depicted in Figures1213,要求在不同码头的分布在纵向方向比横向统一方向。

已经观察到,利用弹性分析导致更多非保守的设计在高不规则(低GRI),特别是多帧桥梁,例如,模型A131 B1331, C1331。因此,结果表明,建议的编码分析方法只能应用在桥梁单格。因此,保守推荐为不规则的多帧桥梁进行非线性分析。

7.3。当地规律提出指数之间的相关性和适当的分析方法

部分所6- - - - - -4,NLDR GRI是高度相关的。因此,GRI能够确定线性分析可以产生一个结构的最大位移。数据1415说明当地规律提出指数与NLDR在纵向和横向方向,分别。很明显,有一个特定的趋势之间的值LRI和位移的比值。指定的分散数据的总体趋势是由上界和下界。一般来说,上、下限线收敛当LRI趋于统一;相反,当LRI减少,富有弹性和弹性位移增加的差异;即。,the NLDR gets far from unity. As is illustrated in Figures1415,当当地规律性指数小于0.95,和线性和非线性位移显著增加之间的区别。因此,建议使用非线性分析LRI超过0.95的情况下。这一趋势是全球指数规律观察。自LRI和NLRD相关,LRI可以确定所需的非线性分析是桥梁或线性分析可能是可接受的结果。非线性分析是一个耗时的过程,而计算LRI可以简单地执行基于模态分析。因此,GRI和LRI最有用的指标来确定一个适当的分析方法。

8。摘要和结论

关于桥的标量定义规律标准,到目前为止还没有矢量标准代表沿着桥的长度和不规则的分布确定不规则的来源,尤其是在多帧的。因此,本研究项目介绍当地规律性指数的概念和公式的桥梁。拟议的标准,称为GRI LRI,是基于修改后的相关函数的概念之间的空间扩展模式的位置形状deck-alone和整个桥梁领域的实验振动分析。结果表明,该方法提供了可靠和准确的结果。为了说明提出规律性的潜力指数,十八岁与各种类型的桥梁跨越,桥墩高度,和在铰链位置被认为是在这两种情况下单一和多帧的桥梁。这个结论来自调查概述如下。(我)目前的研究表明,新扩展规律指数可以用于各种各样的用途,包括检测不规则的来源,选择合适的分析方法,在铰链和定位,以及估计的非线性线性需求比例在不同部分的桥。(2)关于结果,这项研究证实了多帧桥梁与少GRI的值相关联,LRI与单帧同行相比。因此,似乎设计代码需要修改,以考虑在铰链的存在不规则的分类和分析方法的选择。(3)不规则参数中发现,桥梁、桥墩刚度的变异系数和所需的最小数量的模式达到90%的大众参与比率表示与GRI较高的负相关。结果显示,多帧系统始终需要更多数量的模式来实现准确的规律指数相比,连续的帧。因此,更高的影响模式和不规则的水平需要考虑此类桥梁的分析和设计。(iv)根据研究结果,得出在铰链影响常规桥梁比不规则的更显著。结果证明在铰链是不规则的主要来源之一。(v)关于地震的需求,最大非线性线性位移比(NLDR)负相关和LRI GRI很高。在常规桥梁、NLDR方法统一,而随着桥不规则指数增加弹性和非弹性反应得到彼此远离。因此,简单线性分析方法通常无法估计准确的不规则桥梁的地震反应。因此,计算GRI和LRI前主要分析可以帮助选择适当的分析方法。

应该注意的是,它并不打算推广这些结果对所有类型的桥梁,但使其他情况下类似的结果是可能的。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。数据包括结构参数、地面运动输入、计算方法和计算结果。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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