设置BRB的桥梁排架墩抗震性能参数分析

汶川大地震中,桥梁双柱式排架墩遭到了严重的破坏,其抗震问题被广泛关注。作者基于结构“保险丝”的损伤控制理念,在双柱式桥梁排架墩中设置屈曲约束支撑（BRB）,以提高横桥向的抗震性能。建立了考虑墩柱弹塑性、梁体与挡块碰撞和支座滑动效应的单个排架墩动力分析模型,通过输入远场地震动、具有向前方向性效应和滑冲效应的近断层地震动进行非线性地震反应时程分析,研究了BRB与排架墩水平刚度比、水平屈服位移比、BRB布置形式和排架墩形式等参数对桥梁排架墩抗震性能的影响。结果表明：设置BRB能有效地减小规则和不规则排架墩的地震损伤,BRB与排架墩水平刚度比和水平屈服位移比的合理取值范围分别为0.5～2.0和0.5～1.5。     

基于幂函数计算汶川同震地壳水平应变

基于幂函数模型,根据最小二乘原理构建了地壳运动速度场模型,在此基础上对速度场模型求导获取地壳水平应变的计算公式。结合2008年汶川地震同震的GPS(Global Position System)观测资料,计算了该区域地壳水平应变,结果表明:汶川地区的主应变空间分布呈现出不均匀性,主应变与龙门山断裂延伸走向接近垂直,以主压应变,在汶川以南和以北研究区域,呈现出拉张应变强于挤压应变的状况。汶川恰好处于北部最大剪应变区与南部最大剪应变区的过渡区域。     

脉冲型地震动作用下双薄壁墩参数对矮塔斜拉桥地震反应的影响

以某双塔三跨矮塔斜拉桥为背景,通过非线性分析探究脉冲型地震动下双薄壁墩的几何参数对矮塔斜拉桥桥墩地震反应影响规律,为抗震设计中双薄壁墩几何参数取值提供一些参考依据。结果表明：壁厚主要影响结构基频,双肢中心距主要影响结构高阶频率,墩高同时影响结构基频和高阶频率;相比于远场无脉冲地震动,横向脉冲型地震作用下墩的内力反应增幅超过20%,纵向脉冲型地震作用下墩的内力反应增幅超过30%;远场地震动及近断层地震动作用下,墩参数在工程合理取值范围内,减小双薄壁墩的厚度、增加墩高能减小桥墩地震反应;双肢中心距对墩的地震反应影响很小,减小壁厚能提高墩的延性,双肢中心距和墩高不影响桥墩延性。     

基于固定参数轨道的动态精密解算精度

为了验证动态精密解算在地震等连续运动平台中的应用效果,使用采样率为1 Hz的双频GPS接收机,并利用参数已知的轨道进行了动态模拟实验.以地震模拟动态平台进行实验,并利用GAMIT软件中的Track模块进行实验分析,通过对GPS数据的精密处理及对不同距离基准站数据的分析,得到了运动轨道图.结果表明:Track模块可使测量点的水平和垂直方向解算精度达到毫米级,说明此种解算方法适合在实际动态测量中进行应用,可以用来反演在地震发生时的地表动态变化情况.     

多层剪切型房屋在地震作用下的可靠性分析

本文是以地震地面运动影响结构物反应的最本质的工程特征——地震烈度来进行地震地面运动等级的划分作基础而提出的在地震作用下多层剪切型房屋可靠性分析的基本方法。文中根据给定地区某一地震烈度的地震地面运动发生的频度建立了此烈度等级地震地面运动发生次数的概率函数。并在把地震地面加速度模拟为高斯平稳随机过程,取多层剪切型房屋(高宽比<4)的第一振型作为考虑结构连续工作概率的出发点的基础上,提出了结构在某一烈度等级地震地面运动作用下不发生破坏概率的计算方法。据此,本文得到了所有可能烈度等级地震地面运动作用下多层剪切型房屋的可靠性函数公式,初步解决了多层剪切型房屋在地震下的可靠计算问题。     

高墩大跨度刚构桥悬臂施工阶段与成桥地震反应对比

在中国西部地震危险性较高的地区,建造了许多高墩大跨度的预应力混凝土连续刚构桥。一般采用悬臂施工技术,但其施工周期较长,可能在建设中遭受地震。为探究强震下处于悬臂施工过程阶段的刚构桥主梁及桥墩可能发生的震害,以经历汶川地震考验的庙子坪大桥为研究背景,建立了最大悬臂T构、边跨合龙后非对称单悬臂T构及成桥连续刚构阶段3种结构体系,以模拟悬臂施工从静定—单次超静定—多次超静定的转换过程。选取桥址附近台站实测的汶川强震动记录进行时程分析。结合成桥阶段庙子坪大桥的实际震害结果,对比强震下3种体系主梁应力及桥墩内力。结果表明：与成桥阶段相比,强震下处于最大悬臂阶段的墩梁固结处顶板、腹板同样容易开裂,但其它大部分位置不易开裂;处于边跨合龙阶段的边跨合龙段处顶板、底板,边跨1/5—2/5区域腹板,及墩梁固结处顶板、腹板的应力均较大,同样容易开裂,但中跨反而不易开裂;虽然两个施工阶段桥墩中高位置处纵桥向弯矩是成桥阶段的两倍以上,但不易开裂;墩顶、墩底易开裂,与成桥反应一致。建议施工期的A类连续刚构桥抗震重要性系数取0.76。     

基于移动平均分解的近断层地震动弹性反应谱研究

抗震设计规范中的设计反应谱是通过对大量的中、远场地震记录统计回归分析的结果,而近场地震记录因观测资料缺乏,导致对近场地震动的频谱特性考虑不够.近断层地震动有一些显著区别于远场地震动的特点,其中之一就是近断层地震动包含高频部分和低频脉冲部分.采用一种移动平均滤波器将近断层地震动分解为低频脉冲部分和高频部分,并采用这个方法分解了一些近断层地震动记录,同时研究了近断层地震动弹性反应谱的特性.结果表明,对于单脉冲记录,采用脉冲部分基本可以代表采用原始记录对结构的响应;对于多脉冲记录,因存在一个或多个次高峰,其脉冲部分不能有效代表原始记录对结构的响应,若仅考虑脉冲部分而忽略高频部分将对短周期结构相当不利.     

汉口地区长周期设计地震反应谱

从分析汉口地区所处的地震地质环境与场地岩土条件入手,考虑不同震级的潜在地震对场地长周期加速度反应谱的贡献,强调强地面运动记录长周期信号的可靠性,选用了102条水平向强地震动加速度记录.通过统计分析强震记录的平均加速度反应谱,建立了适用于柔性结构抗震设计的长周期地震加速度反应谱.     

汶川8.0级地震的基本特征及其研究进展

2008年5月12日在龙门山发生的汶川8.0级特大地震属于逆冲—走滑型地震。为了尽快和最好地利用汶川地震的资料,推动地震地质科学的研究。在论述了汶川地震科学研究的基本现状和研究进展的基础上,重点讨论了龙门山地震带的地质背景、活动构造、汶川地震的基本特征、地表破裂及组合样式、历史强地震复发周期、观测数据的积累与整合、构造运动学和动力学机制、地质灾害和灾后重建、龙门山地区未来地震的预测和预报等方面的内容。并建议从汶川大地震中汲取教训,整合地质学、地球物理和地球化学等多学科的综合研究,探讨汶川地震的形成过程和机制,以有效地减轻和逐步避免今后可能发生的类似的灾难。     

面波对平面地表和局部地形变化时地面运动的放大作用

震害调查表明,局部地形条件的变化,对震害有明显的影响。表现为地面运动参数的放大和地面运动频率特征的变化。这是工程中极需解决的问题。而面波是使地表破坏的主因。本文以我国某次人工地震中布设的局部效应台阵为依据,利用面波在半平面内的传播的某一些成果来解释局部地形变化对地面运动的放大作用,并利用实际观测资料检验理论模式。     

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.     

反应谱离散性对梁桥概率地震需求预计的影响

以一座三跨非规则钢筋混凝土连续梁桥为例,选择2组实际地震波作为输入地面运动,通过IDA分析探讨地震波反应谱的离散度对于梁桥结构概率地震需求预计的影响,得到以下结论：实际地震波的反应谱离散度与桥梁结构概率地震需求预计的离散度密切相关;针对基于概率理论的PBEE和PBSD,合理的选择实际地震波进行动力分析,可以使地震需求的概率分布更加符合实际情况,提高概率地震需求预计、易损性曲线等计算结果的精确性和计算效率。     

上盘效应对工程结构位移反应影响分析

在断层附近的一定区域内,受到上盘效应等因素影响的地震动将显著改变结构的动力响应.针对上盘效应及与其相对的下盘效应对结构弹性及非弹性位移反应的影响进行研究.结果表明,上盘效应对(结构绝对位移的增大作用)在短周期段显著,下盘效应的增大作用在长周期段显著.尽管上盘地震动加速度峰值普遍较大,但其相对非弹性位移仅在长周期段大于下盘地震动,在短周期及中等周期段均较下盘地震动小.与远场地震动相比,在某些情况下受上盘和下盘效应影响的地震动将引起大的结构相对非弹性位移,因此将现有经远场地震动得出的相对非弹性位移关系用于近场区结构的性能评估会得到不安全的结果.     

Engineering Analysis of Strong Motion Data from Recent Earthquakes in Sichuan, China

Recent earthquakes in the Sichuan Province have contributed to significantly expand the existing ground-motion database for China with new, high-quality ground-motion records. This study investigated the compatibility of ground-motion prediction equations (GMPEs) established by the NGA-West2 project in the US and local GMPEs for China, with respect to magnitude scaling, distance scaling, and site scaling implied by recent Chinese strong-motion data. The NGA-West2 GMPEs for shallow crustal earthquakes in tectonically active regions are considerably more sophisticated than widely used previous models, particularly in China. Using a mixed-effects procedure, the study evaluated event terms (inter-event residuals) and intra-event residuals of Chinese data relative to the NGA-West2 GMPEs. Distance scaling was investigated by examining trends of intra-event residuals with source-to-site distance. Scaling with respect to site conditions was investigated by examining trends of intra-event residuals with soil type. The study also investigated other engineering characteristics of Chinese strong ground motions. In particular, the records were analyzed for evidence of pulse-like forward-directivity effects. The elastic median response spectra of the selected stations were compared to code-mandated design spectra for various mean return periods. Results showed that international and local GMPEs can be applied for seismic hazard analysis in Sichuan with minor modification of the regression coefficients related to the source-to-site distance and soil scaling. Specifically, the Chinese data attenuated faster than implied by the considered GMPEs and the differences were statistically significant in some cases. Near-source, pulse-like ground motions were identified at two recording stations for the 2008 Wenchuan earthquake, possibly implying rupture directivity. The median recorded spectra were consistent with the code-based spectra in terms of amplitude and shape. The new ground-motion data can be used to develop advanced ground-motion models for China and worldwide and, ultimately, for advancing probabilistic seismic hazard assessment (PSHA).     

Engineering Analysis of Strong Motion Data from Recent Earthquakes in Sichuan,China

Recent earthquakes in the Sichuan Province have contributed to significantly expand the existing ground-motion database for China with new,high-quality ground-motion records.This study investigated the compatibility of ground-motion prediction equations(GMPEs)established by the NGA-West2 project in the US and local GMPEs for China,with respect to magnitude scaling,distance scaling,and site scaling implied by recent Chinese strong-motion data.The NGA-West2 GMPEs for shallow crustal earthquakes in tectonically active regions are considerably more sophisticated than widely used previous models,particularly in China.Using a mixed-effects procedure,the study evaluated event terms(inter-event residuals)and intra-event residuals of Chinese data relative to the NGA-West2 GMPEs.Distance scaling was investigated by examining trends of intra-event residuals with source-to-site distance.Scaling with respect to site conditions was investigated by examining trends of intra-event residuals with soil type.The study also investigated other engineering characteristics of Chinese strong ground motions.In particular,the records were analyzed for evidence of pulse-like forward-directivity effects.The elastic median response spectra of the selected stations were compared to code-mandated design spectra for various mean return periods.Results showed that international and local GMPEs can be applied for seismic hazard analysis in Sichuan with minor modification of the regression coefficients related to the source-to-site distance and soil scaling.Specifically,the Chinese data attenuated faster than implied by the considered GMPEs and the differences were statistically significant in some cases.Near-source,pulse-like ground motions were identified at two recording stations for the 2008 Wenchuan earthquake,possibly implying rupture directivity.The median recorded spectra were consistent with the code-based spectra in terms of amplitude and shape.The new ground-motion data can be used to develop advanced ground-motion models for China and worldwide and,ultimately,for advancing probabilistic seismic hazard assessment(PSHA).     

NGA数据库的多圆组合地震动衰减模型

为系统分析多圆组合地震动衰减关系模型的可靠性,在应用汶川地震的地震动衰减关系验证该模型合理性的基础上,本文结合NGA(新一代地震动衰减模型)项目的强大数据库,讨论了多圆组合模型中子断层的划分规则和子源震中距的求法.拟合出了NGA数据库的多圆组合地震动衰减关系,并分别讨论了断层类型,上、下盘效应,覆盖层厚度对拟合地震动的影响;比较了多圆组合模型与NGA模型(BA08)的回归结果,并讨论了两者之间存在差距的原因.结果表明,多圆组合模型对NGA数据库地震动的拟合结果比较理想.多圆组合模型形式简单,拟合精度较高,并具有一定的理论依据,通过本课题的研究,为其进一步的发展奠定了基础.     

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。     

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．