近断层强地震动的特点

本文全面地总结和解释了近断层地震动的主要特点.近断层地震动与远场地震动不同,显著地受到下列因素的影响:断层破裂机制,相对于场地的破裂传播方向,以及由断层滑动产生的、可能的永久地面位移.这些因素导致破裂方向效应和“F ling step”效应.对于倾滑断层,还导致上盘效应.而且破裂方向效应和“F ling step”效应分别引起了双向和单向长周期速度脉冲.上盘效应导致上盘场地的地震动大于下盘相同断层距场地的地震动.对于垂直走滑断层,在给定的距断层最近的范围内,破裂方向效应使地震动产生强烈的空间变化.对于倾滑断层,有两个显著的效应,即破裂方向效应和上盘效应.上盘效应主要是由断层的大部分接近于上盘之上的场地引起的.破裂方向效应是由破裂传播和辐射图效应引起的.长周期速度脉冲产生于垂直断层面的方向上,使得垂直断层走向的地震动大于平行断层方向的地震动.而“F ling step”效应是由地震时断层两盘的相对运动造成的,且发生在断层错动的方向上.     

长周期地震动脉冲特性对RC框架结构响应的影响研究

建立远场类谐和地震动、近断层向前方向性地震动和近断层滑冲型地震动的简化等效模型,以某12层RC框架结构为例,分析研究长周期地震动脉冲特性对结构地震响应的影响.结果表明:结构上部的层间剪力均随脉冲周期的增大而减小,脉冲周期对结构下部楼层剪力的影响规律不明显;楼层位移随脉冲周期的增大而增大;最大层间位移角所在楼层位置随脉冲周期的增大趋于下移;在远场类谐和地震动作用下的结构最大位移响应大于相同脉冲周期下的其他两种长周期地震动;结构最大层间位移角随远场类谐和地震动脉冲持时的增大而趋于增大,但其所在楼层位置不变.     

考虑P-△效应的等延性位移比谱

应用等延性位移比谱可以简便有效地估计结构的非弹性位移.在地震动作用下,由于P-△效应能够增加结构的非弹性变形和永久变形,因此,研究P-△效应对等延性位移比谱的影响具有重要意义.利用四类场地上的344条地震动,分别计算出了考虑及未考虑P-△效应的等延性位移比谱,并进行了对比分析,然后根据统计分析的结果,得到了等延性位移比谱考虑P-△效应的修正公式.结果表明:P-△效应对等延性位移比谱的影响十分可观,并且其影响程度随结构延性的增加而增大,随结构周期的增加而减小;而且当考虑P-△效应之后,等位移原理不再适用.     

考虑P-Δ效应的等延性位移比谱

应用等延性位移比谱可以简便有效地估计结构的非弹性位移.在地震动作用下,由于P-Δ效应能够增加结构的非弹性变形和永久变形,因此,研究P-Δ效应对等延性位移比谱的影响具有重要意义.利用四类场地上的344条地震动,分别计算出了考虑及未考虑P-Δ效应的等延性位移比谱,并进行了对比分析,然后根据统计分析的结果,得到了等延性位移比谱考虑P-Δ效应的修正公式.结果表明:P-Δ效应对等延性位移比谱的影响十分可观,并且其影响程度随结构延性的增加而增大,随结构周期的增加而减小;而且当考虑P-Δ效应之后,等位移原理不再适用.     

地铁车站结构近远场地震反应特性振动台试验

以南京某地铁车站为研究背景,考虑近、远场地震动作用,研究可液化场地上三跨三层地铁车站结构大型振动台模型试验中存在的问题和解决方法,包括柔性模型箱、动态数据采集系统的研制和结构模型、地基土相似准则的确定.测试地铁车站结构的加速度、水平位移、应变反应和地基土孔隙水压力、加速度、震陷及作用于侧墙的动土压力反应.结果表明:在近、远场地震动作用下地基土呈现低频放大现象,由于近、远场地震动的频谱特性不同,放大效应的程度和频率范围差异较大;在远场强地震动作用下地表浅层土的基频与远场地震动的主频接近,地表浅层土的地震动放大效应显著;地下结构的存在显著影响周边土体的地震动特性.     

长周期地震动作用下隔震梁桥碰撞效应研究

以五跨一联设置铅芯橡胶支座与摩擦摆隔震支座的隔震连续梁桥为研究对象,通过建立三维空间有限元模型,分析探讨了在近场与远场长周期地震动作用下,伸缩缝刚度及伸缩缝宽度变化对两种隔震连续梁桥梁端碰撞效应的影响.研究结果表明:无论是远场长周期地震动作用亦或是近场长周期地震动作用下,伸缩缝宽度对结构最大碰撞力及中碰撞次数均有不同程度的影响,伸缩缝宽度越宽,最大碰撞力越小且碰撞次数也随之降低;伸缩缝刚度变化仅对结构的最大碰撞力有影响;对比两种隔震结构碰撞效应分析结果可知,FPB隔震结构的碰撞程度低于LRB隔震结构.     

拱塔斜拉桥远场地震动下纵向减隔震分析

为了研究斜拉桥在远场长周期地震动作用下的响应规律及采用两种不同减隔震装置时的减震效果。以某拱塔斜拉桥为背景建立有限元模型,选取3条典型远场长周期地震动作为外部激励,分析斜拉桥在远场长周期地震动下的响应并采用铅芯橡胶支座与黏滞阻尼器对斜拉桥进行减隔震。结果表明:在相同的地震动峰值加速度下,远场地震动作用的斜拉桥位移响应远超普通地震动,内力响应为普通地震动作用的1.1～2.0倍;在纵向设置黏滞阻尼器后减震效果明显优于铅芯橡胶支座,其中位移减震率最大,平均效果可达67%左右,塔底与主梁内力也均有不同程度的降低。     

近场脉冲型地震动对钢筋混凝土框架结构影响

目的研究钢筋混凝土框架结构在近场脉冲型地震动作用下的反应特性，给出可用于近场环境估计结构破坏程度的地震动参数．方法从弹性反应谱、结构顶点位移、层问位移比和基底剪力四个方面，与远场地震动作用下结构的反应进行对比．采用计算地震动参数和结构整体破坏指数相关性的方法研究地震动参数用于结构破坏估计的适用性．结果近场脉冲型地震动和远场地震动有着明显的不同，在前者作用下结构的反应明显增大．得到了各参数与结构破坏程度的相关性。结论近场脉冲型地震动中含有较丰富的低频分量，谱值随周期增大衰减较慢．在近场环境峰值地面速度（PGV）和地震动能量密度（Eρ）可用来较好地估计结构的破坏程度．     

橡胶基底隔震储罐地震模拟试验研究

针对立式钢制储罐模型,进行了无隔震和有橡胶基底隔震体系振动台的动力特性及地震响应模拟试验研究．结果表明：橡胶隔震能够有效地降低中短周期地震动对上部结构的动力响应,减震效果明显;橡胶隔震对液体表面的晃动有影响,延长液体表面的晃动周期,不同地震动隔震对波高的影响不同;橡胶隔震体系在有效隔震剐度段内,等效刚性质点处加速度降低50％以上,液固耦合质点处加速度降低77％,晃动质点处加速度降低81％。上部结构体系近似平动,相对位移响应较小;橡胶隔震对长周期地震动仅在一定条件下有控制作用．     

汶川8.0级地震地震动峰值加速度衰减特性分析

利用汶川8.0级特大地震中107个台站所获取的强震动加速度记录进行回归统计分析,给出了此次地震的地震动峰值加速度衰减关系.将107个台站分为上盘区和下盘区两部分,其中77个台站属于上盘区,30个台站属于下盘区.对上/下盘区进行了详细的地震动衰减特性对比分析,主要包括两个区的水平向和竖向峰值加速度衰减关系、竖向与水平向峰值加速度比值变化以及是否存在上/下盘效应等,揭示了汶川地震近断层地震动一些特性.     

汶川地震竖向地震动衰减关系

为系统研究汶川地震的竖向地震动特征,回归出了汶川地震的竖向地震动衰减关系.在此基础上,分析场地效应和上/下盘效应对竖向地震动的影响；分析竖向加速度反应谱（a_PS,阻尼比0.05）的特征,并提出一个简单的竖向设计反应谱；利用竖向和水平向地震动衰减关系直接得到地震动竖向与水平向比（V/H）的关系,分析不同距离不同周期V/H的特征.结果表明:竖向地震动受场地效应和上/下盘效应的影响；竖向反应谱和水平向反应谱在卓越周期、特征周期、峰值的震荡周期跨度及下降段的衰减速率都存在较大的差异；V/H离散性较大,且在不同周期不同距离表现出完全不同的特征,而V/H的场地效应和上/下盘效应是由竖向和水平向地震动的场地效应和上/下盘效应的强弱不同造成的；加速度反应谱的V/H呈现出两个极值的“马鞍型”,但在不同距离具有不同的特征,近场最大极值出现在高频段（t<0.1 s）,而远场最大极值出现在低频段（t>1 s）.中国未来一段时间竖向地震动的研究到应用的过程一方面可以不断完善竖向设计反应谱,另一方面可以考虑利用V/H的关系求关键点的强度.     

近场地震动对桩基础高墩摇摆反应的影响

为明确桩基础高墩自复位隔震装置的适用范围,研究了近场地震动特性对桩基础高墩摇摆反应的影响．以断层距作为识别近场地震动的主要参数来选取地震动,采用两弹簧模拟桥墩的提离摇摆,基于某铁路高墩桥梁,采用非线性时程分析方法,讨论了近场地震动对高墩摇摆反应的影响．结果表明,近场水平地震动显著增大墩顶的摇摆位移,竖向地震动对桩基础高墩的摇摆反应有不利影响．在近断层地震区桩基础高墩应谨慎采用摇摆隔震装置．     

基坑周边超载作用位置对基坑变形的影响

结合实际深基坑工程,基于数值模拟计算,通过改变基坑周边超载距围护结构的距离,分析了超载作用位置对基坑围护墙体侧移、周围地表沉降和坑内土体回弹的影响.结果表明:超载在墙外距离(0.2～0.5)H范围内引起的围护结构水平变形最大;距基坑0.2,H处超载对地表沉降有较大影响,且离基坑较远的超载会引起地表出现两个沉降槽;坑内土体回弹主要受开挖控制,超载作用对其影响不大.     

GPS观测得到的汶川地震远场地面运动

通过对汶川地震时天津12个GPS连续站上的每秒采样的GPS观测资料和蓟县地震台上宽频带地震计实时记录资料,采用单历元精密定位方法研究了在这些GPS连续站在汶川地震观测到的远场地面运动。结果表明,利用每秒采样的连续GPS观测资料可以有效地记录到汶川8．0级地震在1500km以外的远场地面水平运动。而且在震中距大体相同的的情况下,地面运动的强烈程度主要受同样观测墩高度及观测墩基础地质条件的影响。但目前的精度水平下尚不能得到远场地面垂直运动的可靠信息。     

强震下人字形中心支撑钢框架滞回能需求层间分布

考虑远、近场地震动特性,采用非线性动力分析方法,对3个不同层数人字形中心支撑钢框架结构滞回能需求的层间分布规律进行了研究。分析了远、近场罕遇地震下各结构层间滞回耗能分布规律及支撑耗能与其它构件耗能的比例,框架中各构件耗能的比例;提出了远、近场地震下结构滞回能层间分布系数计算公式。为中心支撑钢框架基于能量的抗震设计方法研究提供了依据。     

工程结构等强度位移比谱研究

在估计已知强度的现有结构在不同地震动强度下的最大弹塑性位移时,等强度位移比谱是十分准确有效的．本文利用大量的单自由度体系在不同强震记录作用下的弹塑性动力时程分析结果,对等强度位移比谱进行了较为详尽的研究,给出了四类场地条件(基岩、硬土、一般土和软土)上的平均等强度位移比谱,总结了对工程结构的抗震设计和研究具有重要意义的特征和规律,分析了场地条件、地震烈度、结构的屈服强度系数及周期等因素对等强度位移比谱的影响规律,得到了一些重要的结论,最后提出了新的拟合公式,其成果对抗震研究和设计具有较大的参考价值．     

脉冲型近场地震作用下列车-简支梁桥的耦合振动

相比中远场地震,近场地震含有高能速度脉冲,会激发结构显著的位移响应.为研究该速度脉冲对高速铁路简支梁桥车桥系统动力响应的影响,采用三角函数法模拟速度脉冲,并与无脉冲的远场地震叠加,合成不同脉冲类型、脉冲周期和脉冲幅值的脉冲型近场地震动,以跨径32 m的典型高速铁路简支梁桥为例,采用自编的车-轨-桥-地震分析程序TTBS...