基于PSHA计算方法的豫南地区桥梁设计地震动参数研究

根据我国路桥抗震设计规范,桥梁工程设计地震动参数以重现期T=475年和2 000年的概率水准确定,地震危险性概率分析方法(PSHA)常用于计算此类工程的基岩峰值加速度(PGA)。以豫南地区某桥梁为研究对象,对地震动参数进行概率危险性计算。结果表明:该桥在重现期T=100、475和2 000年概率水准下的基岩峰值加速度分别为12.7、31.6和72.5 gal;对应水平向设计地震动峰值加速度分别为19.3、45.7和98.7 gal。研究区位于第5代中国地震动参数区划图0.05 g区,建议设计基本峰值加速度为50 gal,其与计算结果较为一致。     

菲律宾PGN跨海大桥地震动参数及土层地震反应分析

菲律宾位于亚欧板块和太平洋板块的交界处,属于环太平洋地震带,地震活动频繁。在此区域建设超大规模的跨海大桥工程,作为主要的控制条件,地震动参数的合理确定是实现大桥在强震作用下安全稳定的前提,建设场地的地震反应分析和地震动参数的选取直接关系着项目的建设规模。文章以地震危险性分析为基础,通过水平地震动加速度衰减关系方程,求得建筑场地水平向基岩峰值加速度和反应谱,得出重现期为475年的地震动值均值,最后计算场地土层地震反应,完成菲律宾PGN跨海大桥的工程抗震设计所需要的地震动参数。     

公路地震灾害危险性评价

划分了西宝高速公路研究区域地震区带和潜在震源区,选取地震动峰值加速度(PGA)作为公路地震危险性评价指标,在PGA衰减关系、地震危险性概率计算方法和场地地震动影响分析的基础上,计算了西宝高速公路研究区域未来50年内超越概率2%、10%和63%的PGA分布,绘制了地震危险性分区图。总结了公路结构物地震危险性评价方法,开展了漆水河大桥、千河大桥、沣河大桥和渭河大桥等典型结构物的地震危险性评价。结果显示,西宝高速公路沿线区域跨越Ⅶ度和Ⅷ度基本烈度区,评价结果略高于我国第四代地震区划图,这是与渭河断陷盆地地震活跃的现实一致的;漆水河大桥和千河大桥的地震危险性是可控的,沣河大桥和渭河大桥的地震危险性不可控,应采取工程措施进行抗震加固。     

场地类别对装配式地铁车站结构地震响应的影响

为研究装配式地铁车站结构在不同场地条件下的地震响应,基于有限元软件,建立地层-装配式地铁车站结构三维静动力耦合非线性有限元分析模型,分析不同场地类别、不同地震动峰值加速度以及竖向地震动条件下装配式地铁车站结构的地震响应,并给出装配式地铁车站的加速度、变形、应力及塑性损伤的变化规律。分析表明： 1）场地类别由Ⅱ类变为Ⅲ类时,车站结构顶底间最大相对水平位移与接头张开角逐渐增大,且增长幅度变大,但接头张开角仍较小(<0.10°),验证了接头的稳定性和安全性; 2）在Ⅲ类场地条件下,拱腰、拱肩以及侧墙上下端附近的围护结构等位置易出现塑性损伤; 3）相比单向水平地震动,增加竖向地震动会显著增大装配式地铁车站结构的变形、应力、接头张开角及塑性损伤。总体来看,在Ⅱ类场地条件下,输入地震动峰值加速度分别为0.1g和0.2g时,结构基本处于弹性工作状态; 在Ⅲ类场地条件下,输入地震动峰值加速度为0.4g时,结构处于弹塑性工作状态且塑性区体积较大。     

基于IDA-PSDA的路堤震害易损性评价

为了研究路堤在地震作用下的易损性特点和挡土墙对路堤震害易损性的影响,选取连云港—霍尔果斯高速公路西安—宝鸡段K1125+470处路堤进行理论性震害易损性评价。通过划分路堤震害等级,选取路堤震害损伤参数,建立了路堤震害等级与路堤震害损伤参数之间的对应关系;采用Flac软件建立了无挡土墙和有挡土墙路堤的有限差分模型,选取实际记录地震动进行了增量动力分析,明确了一定地震动峰值加速度作用下无挡土墙和有挡土墙路堤震害损伤参数的取值规律;采用概率性地震需求分析方法研究了路堤发生各等级震害的概率,绘制了路堤震害易损性曲线,并将无挡土墙和有挡土墙路堤的震害易损性评价结果进行对比。研究结果表明:地震动峰值加速度为1.2g时,无挡土墙和有挡土墙路堤发生毁坏的概率比地震动峰值加速度为1.0g时平均高16.854%和76.679%,比地震动峰值加速度为0.8g时平均高95.895%和88.008%,即无论有无挡土墙,地震动峰值加速度越大,路堤发生更严重等级震害的概率越大;超越概率为30%、50%和80%时,有挡土墙路堤发生毁坏时对应的地震动峰值加速度比无挡土墙路堤平均高17.93%、18.14%和18.34%,即在相同地震作用下,有挡土墙路堤的震害状况低于无挡土墙路堤,说明挡土墙对提高路堤抗震性能具有积极作用。     

海口市世纪大桥工程场地土层的地震影响评估

以海口世纪大桥场址危险性分析给出的基岩峰值加速度、基岩加速度反应谱、人工合成地震波及工程场地勘察资料为基础，结合世纪大知边墩和水中主塔墩孔位的土层剪切波速测试与土动力三轴试验结果，对海口世纪大桥工程场地土层进行了地震反应分析，对土层地震影响效应的评估可作为海口世纪大知抗震设防的依据。     

不同设计基准期下地震动峰值加速度取值分析

为了得到大跨度桥梁抗震设计中采用高于抗震规范设计基准期时的地震动参数,通过烈度建立设计基准期与地震动峰值加速度之间的联系,运用经验公式分析了不同设计基准期下地震动对峰值加速度的表现规律,并与现有抗震设计规范就设计基准期为50年概率水平下的取值做了对比分析,通过实桥的地震安全性评价数据验证了该方法在设计基准期为100年概率水平下计算结果的可靠性.     

上覆土层对可液化场地地震响应的影响研究

为研究上覆土层厚度及土性对地震作用下的可液化场地响应的影响,构造若干类典型可液化场地剖面,将水平成层场地置于基岩上,选取Carbondale波并利用D-mod 2000进行场地非线性动力分析。经计算,随着上覆土层厚度的增加,地表峰值加速度减小;随着上覆土层塑性指数的增大,地表峰值加速度增大;可液化场地对输入地震波具有缩小效应。     

磴口黄河大桥拟选工程场地地震影响评估

以磴口黄河大桥拟选桥址地震危险性分析给出的基岩峰值加速度、基岩加速度反应谱、人工合成地震波及工程场地勘察资料为基础，结合拟选桥址的土层剪切波速测试与土动力三轴试验结果，对磴口黄河大桥拟选工程场地进行了地震反应分析，其结果可作为磴口黄河大桥桥址选定及大桥抗震设防的依据。     

实际土层对高墩桥梁端碰撞的影响

为了研究实际场地土层对高墩大跨连续刚构桥在地震作用下梁端碰撞概率的影响,基于非线性有限元软件OPENSEES建立了某三跨高墩连续刚构桥梁端伸缩缝宽度分析的有限元模型。基于DEEPSOIL软件考虑实际土层分布对从基岩传播到桥墩和桥台基础的地震波的过滤作用,以概率论为理论基础,提出了一种以基岩峰值加速度为强度指标的多点地震激励下梁体碰撞概率分析方法,借助此分析方法对某三跨高墩连续刚桥梁进行多点地震激励下的增量动力非线性分析,并与未考虑实际土层过滤影响(一致激励)的结构响应进行对比分析。研究表明:随着基岩加速度峰值增加,一致激励时梁端伸缩缝宽度需求值逐渐大于考虑土层过滤作用(多点激励)的值;随着伸缩缝宽度和加速度峰值的同时增加,多点激励作用下工况1(1~#和4~#桥台至少有1次发生碰撞的碰撞概率)和工况2(1~#和4~#桥台同时发生碰撞的碰撞概率)均大于一致激励作用下的系统碰撞概率;工况1时一致激励与多点激励概率基本一致,而在工况2中,多点激励比一致激励下系统碰撞概率最大相差约0.06;确定高墩大跨连续刚构桥的伸缩缝宽度取值时,考虑实际场地土层分布是非常必要的。     

芜湖长江大桥抗震设计参数的确定

通过地震危险性分析，得到了芜湖长江大桥桥址自由基岩面地震峰值加速度、反应谱、持时，进而采用人工模拟地震波技术，合成了基岩输入地震波。通过土层地震反应计算，得到芜湖长江大桥抗震设计参数。     

黏质粉土中在单向地震动输入下的低承台桩基动力响应特征分析

针对均质黏质粉土场地中上部荷载一定而设计了五桩一承台的布桩方式,采用强震记录的El-Centro-NS波前30 s地震动加速度时程作为地震动输入时程,进行了单向地震动输入的数值模拟,揭示了动力响应的特征及机理。数值模拟研究表明:墩顶、墩底、桩顶的加速度峰值分别是输入加速度峰值的2倍、0.8倍和0.76倍,表明上部结构的运动效应受结构惯性力影响更大;地表结构物的结构尺寸、荷载对地震响应具有显著的影响;承台与承台侧土体对加速度具有一定的削减作用。承台底面土体沉降先随着地震动小幅度波动,之后随着地震动幅值的增大,沉降迅速放大。五桩一承台布桩方式下,五根桩加速度峰值自桩端向上先增大,至埋深25 m附近开始减小,至埋深13 m附近峰值加速度减小到最小,再向上加速度峰值又迅速放大。     

海螺沟青杠坪大桥抗震构造设计

四川省甘孜州海螺沟青杠坪大桥为净跨130m的上承式钢筋混凝土箱形板拱桥。桥位区地震基本烈度为Ⅷ度,地震动峰值加速度为0·2g,要求按Ⅸ度设防。根据桥位区的地形、地质情况,结合大桥的结构特性,介绍了抗震构造设计中的一些关键技术。     

中庭式地铁车站地震响应振动台试验

中庭式地铁车站因用大量横梁取代楼板来形成中庭大开口（顶层和中层楼板的开口率均超过50%）,且站厅层无柱,站台层采用宽高比达7.5的薄壁柱,车站结构抵抗横向变形比如地震作用的能力,成为值得担忧的一个问题。为此,针对埋置于人工模型土中的中庭式地铁车站模型,进行了一系列1g振动台试验,探究中庭式地铁车站结构的地震响应特征,以及地震动强度对土和车站动力响应的影响规律。试验结果表明：地震作用下,站厅层横梁两端的峰值动拉应变最大,站厅层横梁两端为抗震最薄弱环节;中庭式车站侧墙与邻近土体的加速度响应差异在不同埋深处表现不同;地震动强度对车站结构和场地的地震响应均影响显著;随地震动强度增加,场地的卓越频率变得越不显著,其加速度傅里叶谱的主要幅值段趋向坐落于更宽的频带内;随地震动强度增加,顶板埋深处土和侧墙加速度放大系数差异逐渐递减;随地震动强度增加,侧墙上峰值动土正应力分布形状可能发生变化,且沿车站左、右侧墙的峰值动土正应力呈非对称分布;水平横向地震动输入下,中庭式车站存在摇摆运动,且车站顶板的竖向加速度随水平输入地震动强度的增加而增大。试验结论有助于更好地认识中庭式地下结构的地震响应规律,为类似结构的抗震设计提供参考。     

岳阳洞庭湖大桥场地构造稳定性研究

在工程场地区域地质构造背景分析基础上,通过深入勘探和研究,排除了区域性大断裂穿越桥位的可能性,并通过对断裂活动性以及历史地震活动特征研究,论证了区域构造稳定性,确定了场地地震动参数和基本烈度,为大桥桥位的选址和桥型方案的确定提供了决定性依据.     

岳阳洞庭湖大桥场地构造稳定性研究

在工程场地区域地质构造背景分析基础上。通过深入勘探和研究，排除了区域性大断裂穿越桥位的可能性，并通过对断裂活动性以及历史地震活动特征研究，论证了区域构造稳定性，确定了场地地震动参数和基本烈度，为大桥桥位的选址和桥型方案的确定提供了决定性依据。     

近断层脉冲型地震设计谱研究

为考虑速度脉冲效应对近断层区域抗震设计反应谱的影响,提出了一种基于场地特征周期T_g和脉冲周期T_p的反应谱生成新方法,该方法将结构周期以T_g和T_p作为分界点,分3段进行归准化。使用Shahi和Baker提出的脉冲地震识别方法,从NGA-West2数据库中选取226组矩震级在5~7.9、断层距在0.07~60.9km的脉冲地震记录,作为输入近断层脉冲型地震动记录集。采用MATLAB编制动力计算和统计分析程序,对比分析了T_g和T_p双周期规准(TTN)方法与既有非周期规准方法、单周期归准方法生成的近断层脉冲型地震反应谱在场地一致性、数据离散度等方面的优劣,在此基础上拟合得到了基于TTN速度放大系数β_v谱的近断层脉冲型地震抗震设计谱。研究结果表明,相比现有方法生成的反应谱,TTN方法生成的β_v谱具有显著优势:(1)各类场地上的均值谱一致性较佳,有利于更加高效地利用有限的脉冲地震动记录;(2)全周期范围内数据离散性较小,均值谱更具代表性;(3)各类场地上变异系数较为一致,可通过一个统一的系数调整全部场地上的均值谱数据保证率;(4)基于TTN方法的β_v谱提出的近断层脉冲型地震设计谱能较好地反映局部工程场地特性和速度脉冲效应对结构地震响应的影响。     

随机地震动作用下减隔震支座连续梁桥可靠度分析

为分析减隔震支座连续梁桥的可靠度,采用双过滤地震动模型模拟地震地面加速度功率谱,运用功率谱法进行减隔震支座连续梁桥的动力反应分析,得到各个减隔震支座的响应峰值统计量;以减隔震支座的相对位移作为控制指标,建立极限状态方程,依据JC法用MATLAB编程计算各减隔震支座的失效概率,并根据串联模式计算减隔震支座连续梁桥的总体失效概率。某4×25m减隔震支座连续梁桥设置板式橡胶支座和铅芯橡胶支座,采用该法进行随机地震动作用下桥梁可靠度分析。结果表明:在Ⅰ～Ⅳ类场地结构响应的变异系数只与结构本身有关;随着场地类别的逐渐不利,结构响应的离散程度越来越大;铅芯橡胶支座的抗震性能明显优于板式橡胶支座。     

基于修正反应谱高墩连续刚构桥地震响应研究

在长周期地震动低频成分的作用下,桥梁会产生剧烈的地震反应。结构在进行反应谱分析时,相关规范中反应谱并未特别考虑长周期地震动这一重要因素。通过比较发现,按规范计算的相对位移反应谱在长周期段位移随自振周期线性增加,与实际地震动记录的变化趋势和统计特征差异明显,说明按规范计算的反应谱出现严重失真现象。该文选取考虑长周期地震动因素共612条各类场地的地震记录进行统计分析,提出衰减指数线性变化的修正方法,对规范设计反应谱进行合理修正,并确定了修正反应谱公式的相关参数。通过建立某高墩连续刚构桥CSiBridge动力有限元模型对修正反应谱进行验证,在E2地震作用和考虑三向地震作用下,该文分别对桥梁进行规范反应谱、修正反应谱分析和普通地震动、长周期地震动时程分析,比较结构的位移和内力响应结果,验证考虑长周期地震动因素的修正反应谱比规范反应谱更加合理安全,可为实际桥梁的抗震设计提供参考依据。     

可液化场地高承台群桩-土-桥梁结构地震相互作用振动台试验

采用高承台群桩-独柱墩结构体,进行可液化场地群桩-土-桥梁结构地震相互作用振动台试验,再现自然地震触发地基液化及桩基破坏等宏观现象;通过试验监测了液化场地中地基的加速度、孔压反应以及桩-柱墩的加速度、位移、应变反应和上部结构的加速度反应等。结果表明:输入地震波幅值和埋深是影响砂层孔压的重要因素;地震作用中,随着场地液化的发展,自下而上砂层加速度先逐渐减弱后逐渐放大;高承台桩基地震响应与土层土性、地震动大小、场地液化程度等密切相关,地震作用下场地液化容易诱发高承台群桩体系的倒塌。