分层圆弧峡谷SV波地震差动模拟理论与桥梁破坏模式

为了探究局部地形及场地分层因素对地下多点地震动的影响,建立了分层圆弧峡谷模型,并进行了目标场地多点地震动模拟程序的开发和验证。在此基础上,对一跨越该场地的刚构桥进行了考虑多点激励作用下的地震反应分析。具体内容包括:首先,在推导得到SV波入射层状圆弧峡谷地震反应频域解基础上,依据规范谱确定矩阵的峡谷各位置自谱(绝对值),联合自谱和峡谷相干函数得到互谱,进而与自谱共同构造出功率谱矩阵。由此同时体现了峡谷局部场地三大典型物理效应:散射、相干和分层效应,奠定了SV波入射下层状峡谷多点地震动模拟的基础,填补了由于竖向边界条件难以满足而大多受限于SH波入射理论解研究的空白。其次,基于上述结果,编制代码和可视化开发,实现理论方法程序化,并验证其可行性和可靠性。最后,为研究SV波输入下分层和峡谷效应多点激励对结构的影响,针对一峡谷桥梁进行模型建立、修正、多点地震反应计算以及分析比较。结果表明:①分层效应对结构反应影响明显,传统均匀介质的假定所带来的影响不容忽视;②采用传统适用于平整场地多点地震动作为激励,会导致与峡谷地形多点地震反应差别明显,且会低估结构反应;③SV波斜入射多点激励下所产生地震动的空间变异性,会使得地震反应计算结果幅值出现明显增大现象。该理论方法、程序开发可供类似工程场地分析参考。

多水平成层的非均匀介质圆弧形峡谷地下多点地震动模拟

开发了考虑圆弧场地水平多分层效应的地下多点地震动模拟可视化程序,验证其可靠性。首先,描述了给出的圆弧场地多分层效应的SH波动散射频域解,其本质是突破了传统均匀介质和分层不穿越峡谷前提的局限性;其次,利用从水平地表到峡谷表面再到地下土层的传递函数,通过两次传递得到了圆弧峡谷地下的目标功率谱和反应谱;进而,具体描述所导出的圆弧场地平-凹相关性的相干函数及其推导过程;最后,基于上述理论,开发了多层状的非均匀圆弧场地的多点地震动模拟程序,给出了模拟结果与目标功率谱、反应谱和相干函数的拟合对比,验证了该理论和程序的合理性和可靠性,便于所发展理论和方法的实用化和推广。