近断层地震动作用下大跨斜拉桥的复杂地震响应研究

发布时间：2018-12-29 10:46

【摘要】：近断层地震动具有区别于远场地震动的显著地面运动特征,如震害集中性、破裂前方效应、滑冲效应、上/下盘效应以及竖向效应等。近断层效应使得位于断层附近或者跨越断层的长周期斜拉桥地震响应更加强烈和复杂。本文基于国家自然科学基金资助项目“斜拉桥近场地震‘活断层-土-结构’一体化分析理论与试验研究”(No.51378110),研究近断层地震动空间分布特征、脉冲效应地震动所含破裂前方效应和滑冲效应、上/下盘效应以及竖向效应对大跨斜拉桥结构的不利响应。主要研究内容及结论包括：(1)近断层地震动空间分布特征对斜拉桥的不利响应研究台湾Chi-Chi地震整体空间分布、局部空间分布对斜拉桥地震响应影响,以及地震动参数与结构响应相关性。频谱分析表明,断层破裂区域(Middle District, MD)地震波低频成分显著、断层法向谱值均高于平行向。以某主跨为406m的斜拉桥为研究对象,计算表明MD区斜拉桥响应显著,塔顶纵向位移、塔底内力分别是BD区的4.03倍和2.0倍,该区域抗震设计时可采用PGV及PGA作为结构响应参数的评估指标；FD区域塔顶纵向位移是BD区域的2.06倍,而其塔底内力较BD区域下降了30%以上,FD区抗震设计重点关注结构位移设计,该区域采用输入能和PGV作为地震动强度指标；BD区须提高结构的强度需求,该区域采用断层距及PGV作为地震动强弱指标。MD区断层法向分量对结构响应显著。参数PGVP/N介于0.2～0.6时,建议选择断层法向分量地震动输入结构中进行响应分析。(2)近断层脉冲地震动所含破裂前方效应和滑冲效应对斜拉桥的不利响应考虑近断层两种脉冲型地震动对结构响应的影响时,首先应关注滑冲效应地震动对斜拉桥主塔部分的不利响应。滑冲效应塔顶纵向位移分别是破裂前方效应、近场无速度脉冲、远场三组地震动的1.61、2.92、17.27；塔底弯矩值比值为1.04、1.15、2.88；剪力比值为1.22,1.26和2.38。采用Mavroeidis模型合成的近断层脉冲地震动与原波频谱特性吻合更好,合成波和原波对主塔位移、内力响应的分布规律具有较好的吻合。(3)近断层上/下盘效应及竖向效应对斜拉桥地震的不利响应考虑近断层上/下盘效应对斜拉桥动力响应影响时,主要应满足上盘区域地震动对结构内力和位移响应的要求,尤其是结构位移响应影响。上盘区域地震动作用下结构响应显著,塔顶纵向位移峰值、塔底弯矩峰值和剪力峰值均值分别是下盘区域的2.61、1.41和1.30倍。上盘区域竖向效应显著时,对结构位移响应影响显著；竖向地震动对结构剪力计算值具有不同程度的增加；竖向效应对结构弯矩计算值影响较小。本文主要研究近场地震动空间分布特征、脉冲地震动所含破裂方向性效应和滑冲效应、上／下盘效应及竖向效应对斜拉桥结构的不利响应规律,研究可进一步揭示近断层效应对长周期结构抗震性能的影响,上述结果可为今后近断层地震动作用下斜拉桥的抗震设计提供一定的借鉴和参考。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U442.55;U448.27

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本文编号：2394739