（1.福州大学 至诚学院，福建，福州，350000）
（2.厦门工学院，福建，厦门，361021）
【摘 要】本文以连续梁桥作为研究对象，分析桥梁的材料参数（包括主梁混凝土强度等级、墩柱混凝土强度等级、纵筋强度等级、箍筋强度等级、配筋率、配箍率）对桥梁地震响应的影响。通过Midas建立有限元模型，设计一个6因素3水平的数值分析实验，并对结果进行方差分析，由此得到材料参数对桥梁地震响应的影响。
【关键字】材料参数；地震响应；正交试验
引言
近几十年来，地震受到了学者乃至每个人的关注。桥梁结构作为生命线工程重要组成部分，在地震灾害发生时往往是最易损坏的一个部分。人们对地震的了解不断加深，从桥梁的地震响应中也渐渐得到很多规律。但是，目前国内外学者对桥梁地震响应的研究还有欠缺：研究多是针对桥梁的几何参数进行，却往往忽略了桥梁的材料参数对地震响应的影响。
1 材料参数确定
在非线性时程分析中，桥梁的很多参数都会对桥梁的地震响应产生影响，主要包括桥梁的几何参数和材料参数，而前人的研究多围绕桥梁几何参数展开。几何参数相比材料参数对桥梁地震响应的影响是更大的，但几何参数更多取决于桥梁所处的地理位置和交通运输量，不应因此忽略材料参数的影响。
经过挑选，本文所选的桥梁材料参数主要有主梁混凝土强度等级、墩柱混凝土强度等级、纵筋强度等级、箍筋强度等级、配筋率、配箍率这六种。
2 有限元模型建立
本文选用Midas进行桥梁非线性动力有限元分析。支座采用板式橡胶支座，既往研究表明其动力作用下的滞回曲线为狭长形，因此本文中支座单元采用线弹性弹簧单元模拟。由于桥墩是较易发生损伤的构件，模拟必须精细。本文选择纤维截面来模拟墩柱，混凝土采用Mander本构关系模型[4]，钢筋选用双折线模型。在定义好纤维材料之后，对纤维单元截面进行划分，将不同的材料属性赋予纤维。
3 分析试验设计
为了得到材料参数对桥梁地震响应的影响，本文设计了一个6因素3水平的数值分析实验。一次数值分析试验若考虑全部情况则需要安排36=729次试验，还不包括多次重复试验的部分，而采用正交试验就可以有效的减少试验计算次数。正交试验设计利用正交表来安排试验，是从“全部试验”中挑选具有代表性的“部分试验”以减少试验次数，从而确定试验优选方案的一种试验设计方法。
本文要设计一个6因素3水平的数值分析实验，若考虑全部情况则需要安排36=729次试验，而采用正交试验就可以有效的减少试验计算次数。正交试验设计利用正交表来安排试验，是从“全部试验”中挑选具有代表性的“部分试验”以减少试验次数，从而确定试验优选方案的一种试验设计方法[5]。
（1）桥梁几何参数设计
本文的研究对象是材料参数，为了不使桥梁几何参数对结果产生影响，每次试验采用相同的几何参数，共进行三次试验。本文参考上部结构标准图设计跨径和桥面宽度，在满足规范规定的前提下，用随机抽样设计墩柱高度和墩柱截面直径，这三种几何参数如表所示。
（2）正交试验设计
本节设计的试验为6因素3水平，选取正交表L27（313）安排试验，将6个设计因子依次放在第1、2、4、7、10、13列上，结合桥梁试验样本几何参数，得到的正交试验设计数据如表2所示。表2中设计因子的1、2、3代表因子的设计水平，具体代表的数值如错误！未找到引用源。所示。
（3）地震动输入
一次试验为一次时程分析，因此每次试验都要有地震动的输入。本文从美国太平洋地震研究中心数据库PEER Strong Motion Database中挑取Kobe波作为试验输入的地震动，其PGA为0.156g。图1给出了Kobe波纵桥向和横桥向的加速度时程曲线。
4 方差分析
方差分析主要研究设计因子与试验结果之间的关系，并能得出设计因子对试验结果的影响程度[6]。在以上数值试验完成之后，本文对所得结果进行方差分析，以得到体现分析结果的p值。p值是一种概率，反映某一事件发生的可能性大小。统计学上一般这样认为：根据显著性检验方法所得到的p值，当小于0.05时为显著，当小于0.01时非常显著，其含义是样本间的差异由抽样误差所引起的概率小于0.05 或0.01。因此，p值越小则设计因子对试验结果影响越显著。本文取显著性水平为 。
5 结论
从错误！未找到引用源。6的结果可以看出，在6种设计参数中，主梁混凝土强度和墩柱混凝土强度的p值都大于0.05，由此可知主梁混凝土强度和墩柱混凝土强度对桥梁地震响应没有显著影响；而配筋率、纵筋等级、配箍率、箍筋等级的p值都有全部或是部分大于0.05，由此可知配筋率、纵筋等级、配箍率、箍筋等级对桥梁地震响应都有显著影响，并且按加粗数值的数量排序，其影响程度为配筋率＞纵筋等级＞配箍率＞箍筋等级。
参考文献：
[1]范立础，卓卫东．桥梁延性抗震设计[M]．北京：人民交通出版社，2001．
[2]黄勇．汶川地震中梁式桥的震害和预防震害的新方法[J]．地震工程与工程振动，2008， 28(5)：20-26．
[3]庄卫林，余翔，易志宏等．简支体系桥梁的震害及抗震设计对策[J]．桥梁建设，2008，04：61-64．
[4]Mander，J.B.M.J. N. Priestley and R. Park．Theoretical stress-strain model for confined concrete[J]．Journal of the Structural Division，ASCE，1988，114(8)：1804-1826．
[5]刘瑞江，张业旺．正交试验设计和分析方法研究[J]．实验技术与管理，2010(9)．
[6]蔡大用．数值分析与实验学习指导[M]．北京：清华大学出版社与施普林格出版社，2001．
作者简介：
何燕清（1988-），女（汉族），福建宁德人，助教，硕士，研究方向：土工数值分析等。
论文作者:何燕清, 危艳
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年2月供稿
论文发表时间:2016/5/26
标签：桥梁论文; 参数论文; 正交论文; 等级论文; 强度论文; 材料论文; 几何论文; 《工程建设标准化》2016年2月供稿论文;