近場地震下RC梁式橋抗震設計幾個關鍵問題的研究.pdf

1、近斷層效應是近年來工程結(jié)構(gòu)抗震領域研究的熱點問題。由于其具有不同于遠場地震動的顯著特征,靠近活動斷層基礎設施的地震風險要明顯高于其它區(qū)域,但是,迄今為止還沒有形成系統(tǒng)的考慮近斷層地震動影響的結(jié)構(gòu)抗震設計方法。由于結(jié)構(gòu)對地震作用的抵御在本質(zhì)上是地震輸入能量的消耗過程,以能量為指標對結(jié)構(gòu)進行設計和評估,可以更有效的反映地震動的峰值、頻譜、持時等三要素對結(jié)構(gòu)破壞的綜合影響,而國內(nèi)對于這方面的研究還主要集中在建筑結(jié)構(gòu)方面,對于橋梁結(jié)構(gòu)的研究仍相

2、當薄弱。
　　 因此,本文針對目前我國橋梁結(jié)構(gòu)抗震設計中存在的不足,對近斷層地震動的峰值衰減關系和設計反應譜進行了研究；以某靠近活動斷層的連續(xù)梁橋為例,分析了此類地震下橋梁的抗震性能；并建立橋梁等效單墩模型,考察了滯回耗能在不同因素影響下的分布規(guī)律。本文的主要研究工作如下:
　　 1.基于搜集到的包括中國“5.12”汶川地震在內(nèi)的全球范圍內(nèi)23次主要地震事件中的506條近斷層地震動記錄,引入考慮震級和斷層距影響的地震動衰

3、減模型,采用最小二乘法對峰值加速度、峰值速度以及峰值位移進行了回歸分析,提出了適用于近斷層區(qū)域的地震動峰值衰減關系。與其他學者所建議衰減關系的對比表明,本文模型可更準確地揭示近斷層區(qū)域地震動峰值的衰減規(guī)律。
　　 2.根據(jù)所建立的近斷層地震動數(shù)據(jù)庫,對既有規(guī)范設計反應譜進行了近斷層地震動實際記錄的反應譜檢驗,在現(xiàn)行《公路橋梁抗震設計細則》設計譜的基礎上,引入近斷層系數(shù)k、衰減系數(shù)c分別對反應譜加速度敏感區(qū)平臺段高度和長周期段衰減

4、速率進行調(diào)整,并對特征周期Tg的取值進行了修正,提出了適用于近斷層區(qū)域的水平向動力放大系數(shù)譜,可供我國規(guī)范修編參考。
　　 3.為研究近斷層地震動作用下橋梁結(jié)構(gòu)的響應特征,以某RC連續(xù)梁橋為例,建立全橋彈塑性有限元分析模型,選擇符合場地特征的9條地震動記錄和人工地震波,以及規(guī)范設計譜和本文所提出的近斷層建議譜,分別采用非線性動力時程方法和反應譜法對全橋進行兩個水準下的抗震性能研究,計算結(jié)果表明強脈沖地震動下結(jié)構(gòu)的響應明顯增大,橋

5、梁支座破損嚴重,是橋梁結(jié)構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié),且現(xiàn)行《公路橋梁抗震設計細則》抗剪驗算公式存在明顯不足。
　　 4.建立橋梁結(jié)構(gòu)的等效單墩彈塑性模型,考慮地震動三要素(峰值、頻譜、持時)的影響,分析了在強震作用下滯回耗能分布的變化規(guī)律。結(jié)果表明,滯回耗能主要集中在橋墩底部區(qū)域和墩頂支座處,在結(jié)構(gòu)豎向為下大上小的分布規(guī)律,墩底產(chǎn)生的滯回耗能最大。同時,地震動三要素對滯回耗能的分布有重要影響,隨地震動峰值、有效持時的增加,墩底截面和橋梁支