地震反應分析

隨著中國城市交通事業的發展，修建了許多城市大型複雜立交和高架橋。其中，大多數城市立交和高架橋都位於地震烈度7度以上地區，必須進行抗震設計。但是，中國目前的鐵路工程抗震設計規範和公路工程抗震設計規範由於編寫年代較久，存在著許多不足。並且，主要只適用於標準橋樑，如用於複雜的立交和高架橋樑的設計，很難保證結構的抗震安全。國外大多數橋樑工程抗震規範亦只適用於中等跨徑的標準橋樑，但多數抗震設計規範中都指出對於複雜橋樑需要採用動態時程分析法進行特殊抗震設計。

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。