地震反应分析中,有限元分析模型计算结果与实测结果存在一定差异。这主要是由以下几个原因造成的:
(1)试验中试验模型的2个混凝土基础所受的加速度激励不相同,在振动过程中,斜拉索或主索有松弛现象发生,从而直接造成模型结构刚度减小,特别是纵向刚度会大幅度减小,斜拉索、塔架和主索之间的相互约束变弱,相应地在塔架上横管处产生了很大的反应,另一方面,通过塔架传递给主索的地震动效应减弱了,那么主索传递给管道的地震动效应也减弱了,因此管道上的反应相对较小。有限元分析结果是在结构各点加速度输入相同的情况下得到的,此时,主索和斜拉索始终处于张紧的状态,斜拉索、主索、塔架和管道之间保持着很好的整体性,塔架由于斜拉索和主索的有效约束,产生的反应相对较小,同时由塔架通过主索传递给管道的地震动效应较强,因此最大反应出现在管道上。
(2)试验中结构的非线性特征反应明显。管道悬索跨越结构本身的结构非线性特征就比较显著,而试验模型制作过程中,构件之间的连接比较困难,如主索与吊索、吊索与横梁及横梁与管道的固定连接等,在地震反应试验过程中可能造成松动。塔架与混凝土底座的固定也难以满足理想固定连接的要求。这些因素都会造成结构的非线性程度增加。在有限元模型中,各构件的连接以及模型结构的边界条件都是理想化地进行简化模拟,进行与试验情况一致的模拟建模是不可能实现的。如塔架与混凝土底座的连接,模型是介于固接与铰接之间的连接方式。按铰接进行有限元的分析结果显示结构的各阶自振频率都较试验值低;按固接建模后,结由静力有限元计算结果可知:在静力作下,试验模型有限元模型管道最大应力发生在管道与塔架下横管连接处截面的上表面,为61.1MPa,塔架最大应力发生在塔架上横管跨中截面的下表面,为36.0MPa,均处于较低的应力状态。主索和斜拉索的应力分别为245.0MPa、229.0MPa,仅为钢索屈服强度的20%左右。结构最大位移发生在管道跨中。
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