行波效应下曲线钢管桁架地震响应及参数控制OA

大跨度空间结构对空间非均匀地震激励(如行波效应)敏感,为深入揭示其动力响应机制并评估关键构件参数的影响,以四川省乐山市某跨度67.5 m的曲线钢管桁架工程为研究对象,建立了经现场模态验证的精细化有限元模型。采用振型分解反应谱法(CQC法组合振型)分析多遇与罕遇地震下结构响应,设置3种荷载工况,重点研究下弦杆外径与壁厚变化对位移和应力的影响,并建立以结构总质量最小为目标、以挠度和应力为约束的优化模型。采用时程分析法考虑行波效应,选取Borrego波、EI Alamo波和一条人工波,对比一致输入与行波输入下结构关键部位(拱顶、塔顶、塔底)的位移、轴力、剪力峰值。结果表明:行波效应显著改变了响应分布,加剧了位移与内力的非均匀性,导致拱顶、塔顶和塔底等关键位置的峰值位移与内力较一致激励下明显增大,行波效应下,塔底位移峰值在Borrego波、EI Alamo波、人工波作用下分别增至一致激励的1.8倍、1.5倍和2.6倍;拱顶轴力在Borrego波、EI Alamo波和人工波下分别增大80%、37%和104%,且响应出现明显时滞;相比于调整壁厚,调整下弦杆直径对结构挠度及应力的影响更为显著,优化后下弦杆外径为96 mm、内径为89 mm,用钢量降低了13.06%;行波输入引发了显著时滞与幅值放大效应,且此效应随长周期分量增强而突出。该研究阐明了大跨度曲线桁架在非一致激励下的响应规律与关键构件的控制作用,可为同类结构抗震设计提供依据与参数控制策略。