空間地震動模型化及設計地震動研究

本項目通過理論分析研究地震動特性的定量估計方法，構建地震動時域和頻域特性的參數化模型；基于用模型特征參數相關近似地震動時程相關的思路，建立多維和多點地震動的相關模型；基于大量強震地面運動記錄，研究多維和多點地震動相關參數的統(tǒng)計特征及其影響因素，通過回歸分析建立考慮空間分布特征的多維和多點地震動相關參數的衰減模型（規(guī)律）；提出時域和頻域分別相關的設計空間地震動參數、設計地震動隨機模型和人造地震波反演技術。本項目研究從一個新的思路研究空間地震動問題，成果將為重大工程結構的抗震分析與設計提供實用的空間設計地震動輸入，并可為抗震規(guī)范的修訂提供參考。 2100433B

內容簡介

合理的設計地震動是保證設計結果正確的必要條件，工程抗震設計中設計地震動的確定問題已經成為工程界的一大技術難題。《工程結構的設計地震動》主要從地震動工程特性、設計地震動模型化以及設計地震動的確定等方面對工程結構的地震動輸入問題進行系統(tǒng)、全面的研究，涉及地震動工程特性的定量描述與估計方法、工程地震動的隨機模型、地震動仿真技術、設計地震動參數的確定、地震動數據庫開發(fā)等內容。2100433B

利用強震觀測記錄，對現(xiàn)有震源譜模型進行改進，通過與大量實際地震動時程和反應譜的擬合和比較，形成基于地震學的多點多維（水平和豎向）地震動場實用模擬方法，體現(xiàn)出地震動所具有的強度和頻率非平穩(wěn)性，為結構動力反應分析提供可靠的多點多維地震動場輸入。此外，還將利用合成的人造地震動時程，建立與震源、傳播途徑（包括場地條件）相關聯(lián)的、具有物理意義的相干函數，并深入研究地震動場的空間相關性。分析典型結構（擬以大跨 2100433B

地震動空間變化性對結構響應的影響，尤其對于橋梁、管線和大壩等延長型結構的影響是不可忽略的。本項目以常見的曲線連續(xù)梁橋為背景，通過振動臺試驗和數值模擬分析，研究了橋梁結構在空間地震動作用下的抗震性能及響應規(guī)律，主要研究工作及成果包括如下幾點：（1）給出了不規(guī)則場地條件下空間變化地震動的合成方法。該方法通過場地傳遞函數將基巖功率譜轉化為地表功率譜，從而有效地考慮了土層不規(guī)則性對地震動的影響。（2）進行了空間變化地震動作用下曲線梁橋抗震性能的試驗研究。指出行波效應、不相干效應以及局部場地效應對曲線梁橋的動力響應均具有一定的影響，以不規(guī)則場地條件和土層分布所引起的局部場地效應較為顯著，如果 在抗震設計中不考慮這些因素的影響，將會錯誤地估計結構的響應。（3）分析了結構參數與地震動參數對曲線梁橋動力響應的影響規(guī)律。指出地震動參數對曲線梁橋動力響應的影響規(guī)律基本上與試驗結果相同；圓心角和墩高的變化均會改變地震動空間效應對結構響應的影響程度。（4）地震動的空間變化性和脈沖效應不但會對橋梁結構的內力產生顯著影響，還會增大結構的振幅或加劇相鄰結構之間的不同步振動，從而顯著增大碰撞發(fā)生的概率和碰撞力的大小，在橋梁的抗震設計中應考慮其對橋梁結構碰撞產生的影響，否則會錯誤的估計結構的響應。（5）研究了在橋梁抗震設計中考慮地震動空間變化性的簡化方法的適用性。指出歐洲規(guī)范所提出的簡化設計方法雖然可以簡單、快速地考慮非一致激勵的影響，但可能會低估地震動空間效應的放大作用，特別是對于曲線梁橋這種不規(guī)則結構；該方法無法估計結構響應的分布以及最不利反應發(fā)生的位置；對于上下部結構通過滑動支座等具有較明顯非線性特征的支座連接的橋梁結構，該方法是不適用的。以上研究成果在一定程度上揭示了地震動空間變化性對橋梁結構動力響應的影響規(guī)律，可為強震地區(qū)的橋梁抗震設計提供參考和指導。 2100433B