汶川8.0级地震强震动加速度记录的初步分析

本文对国家强震动台网中心收集的2008年5月12日14时28分04秒汶川8.0级地震中获取的420组三分量加速度记录进行了处理和初步分析。在分析前对原始加速度记录进行整理、转换数据格式、零线校正、录入原数据,形成标准格式的未校正加速度数据;在这次地震中布设在龙门山断裂带及其周围地区有50多个台站获得了大于100 Gal的加速度记录,有46组三分量加速度记录的断层距小于100 km,使中国大陆近断层区域所获得的强震动加速度记录的数量成倍增加。本文依据这批数据对汶川大地震强震动特性进行了初步分析,给出了此次地震断层附近地区的PGA衰减规律,并利用此规律模拟断层附近的加速度峰值,绘制了PGA分布图;给出了汶川地震断层附近的加速度反应谱、上盘效应、速度大脉冲效应等地震动特征,这些特征可作为抗震设计规范修订的依据及灾区重建时参考;最后展望了这批强震动加速度记录的应用前景。

汶川地震诱发滑坡与地震动峰值加速度对应关系研究

利用汶川地震获得的地震动记录及峰值加速度数据和收集整理的近3000个崩滑点数据,对汶川地震诱发滑坡与地震动峰值加速度之间的对应关系进行研究,得到如下认识:(1)地震动峰值加速度与地震诱发崩滑之间存在非常明显的正相关性,随峰值加速度增加,地震滑坡灾害也逐渐严重。(2)在龙门山震区存在0.2g的峰值加速度分界线,大于此值时,地震滑坡灾害比较严重。(3)整个区域峰值加速度的下限为0.05～0.07g,小于此值时,诱发滑坡的可能性很小。(4)不同地质区域对应斜坡临界加速度有所不同,一般在0.05～0.15g之间变化,平均为0.1g,说明震区斜坡承受地震的水平较差;峰值加速度超过局部场地斜坡临界加速度后,诱发滑坡的可能性增加。得到的峰值加速度研究结果与其他研究结果较为一致,表明利用地震动参数研究地震滑坡具有很好的一致性。依据峰值加速度与地震滑坡的对应关系,可以对震后滑坡灾害作快速评估,也可以将其应用到地震滑坡灾害预测/区划工作中,与地震动峰值加速度区划形成很好的衔接。

汶川地震诱发滑坡的地震动加速度评判标准

通过对汶川MS8.0地震强震记录资料的计算分析,给出一个与地震诱发滑坡关系比较密切的地震动加速度参数最大临界加速度.分析表明,最大临界加速度与地震滑坡的相关性高于峰值加速度,而且可以消除峰值加速度作为判据使用时存在的问题.利用汶川地震强震资料建立了该参数在震区的衰减关系,由衰减关系得到的地震滑坡影响区域与汶川地震滑坡实际分布情况非常接近,表明该参数具有很好的实用价值.利用最大临界加速度直接与斜坡的临界加速度比较,可以给出斜坡是否发生破坏变形的最终结果,简化地震滑坡判别过程.因此认为可将该参数作为地震影响因素引入到地震滑坡灾害判别工作中.

2008年汶川地震后的三次强余震地表峰值加速度衰减场研究

利用甘肃省强震动台站获取的2008年汶川地震后的三次强余震记录资料,分别研究了在甘肃南部地区的地表自由场加速度衰减场,认为地震引起的地表峰值加速度(PGA)随震中距的衰减基本都遵从幂指数规律,衰减的形式基本相同,但是三次强余震的衰减指数之间也存在着一定的差异。因此要得到陇南地区的中强地震动衰减的普遍规律,尚需做进一步的研究。

宁夏数字强震动台网记录的汶川8.0级地震加速度资料分析

通过收集整理宁夏强震动监测台网记录的汶川8.0级地震资料,统计分析了各个强震台的地震动峰值加速度记录结果,进一步探讨了宁夏境内地震动加速度衰减规律,并确定了衰减关系,为宁夏的工程抗震设防工作提供可靠依据。

四川汶川8.0级地震山西数字强震动记录中水平单分向加速度峰值与矢量合成水平向加速度峰值的关系

利用2008年5月12日四川汶川8.0级地震山西数字强震动台网27个台的地震记录分析研究了水平向矢量合成加速度峰值PGAH与水平单分向加速度峰值PGAE-W和PGAN-S的关系,结果表明:PGAE-W和PGAN-S中较大值与PGAH比较接近,平均相对偏差为9%。因此,在某些有关地震加速度峰值的研究中,简单地采用PGAE-W和PGAN-S中较大值近似地代替水平加速度峰值PGAH是合理的。

利用汶川余震流动观测资料探讨地形对峰值加速度的影响

2008年汶川8.0级地震后,使用相同仪器在甘肃文县县城山脚、山腰和山顶分别架设数字流动强震仪,获得12次近场强余震记录。分析表明地形起伏对于观测点的峰值加速度影响明显。山顶的加速度峰值在相同地质条件下较山脚的观测值大1.5倍左右,在记录值较大时优势频率也偏低。在强震动作用下同一地区的地形条件不同造成了地面峰值加速度和卓越频率的差异,致使山顶建筑物所受损坏程度普遍较重。初步分析结果提示对于不同地形条件下的建筑物抗震设计应有所不同。

震源机制类型对近场峰值加速度(PGA)分布的影响——以唐山和汶川震区为例

利用首都圈强震台网比较密集的数字地震记录,研究2003年4月发生在唐山震区的2次4级地震。利用布设在四川、甘肃、陕西的强震台网和临时强震台网的资料,研究2008年7月和8月发生在四川汶川的2次6级地震。得到正断层和走向滑动断层、逆冲断层和走向滑动断层的地震近场PGA分布的差异。结果表明,这种差异是显著的。不仅大震的PGA近场分布复杂,中小地震也是如此。经频谱分析发现,这种影响出现差异的地震波频率较低,城市化的建筑向高层大型发展,其自振周期相应较长。近直立走向滑动地震的PGA高值区沿断层对称分布,而正断层和逆断层则集中在断层上盘,这对于破坏性地震应急救援中力量、物资的投入有借鉴意义。

水平与竖向加速度-时程曲线叠加效应下边坡永久位移计算的极限上限分析

实际边坡动力稳定性受地震竖向与水平方向效应共同作用,传统边坡地震永久位移计算方法较少考虑竖向地震波影响,采用实际地震的竖向与水平方向加速度时程曲线共同效应更符合工程实际。基于极限分析上限法和Newmark刚塑性滑块模型,提出一种基于实际水平向与竖向地震加速度时程曲线的边坡永久位移计算改进方法,以3个工程边坡为例,探讨了两组具有代表性实测典型水平和竖向地震地面运动记录对边坡地震永久位移计算的影响。研究结果表明:不考虑竖向地震加速度时程曲线时,本文方法可蜕化为与前人方法兼容;不同地震波的竖向与水平地震动时程曲线的叠加效应不同,竖向地震对边坡永久位移的影响不可忽略。

2008年汶川地震滑坡密度分布规律及其与峰值地动加速度的关系

本文采用Meunier等(2007)的方法对2008年汶川MW7.9地震引发的滑坡密度分布特征进行了分析,以进一步确定其与峰值地动加速度(PGA)之间的关系。分析表明:地震滑坡的密度与峰值地动加速度之间具有很好的定量关系。滑坡失稳时的临界峰值地动加速度值(PGAcr)分别为:平均水平峰值地动加速度的临界值为0.21g,平均垂直峰值地动加速度的临界值为0.12g。与其他地震类似,汶川地震滑坡的分布特征同样可以由基于滑坡面密度和点密度的两个方程来进行描述。在这两个方程中,类似的衰减因子(约为20)表明:地震滑坡的两种密度分布特征(点密度和面密度)都可以反映地震能量的衰减规律。基于这样的滑坡密度分布定量描述模型,以汶川地震断层的上盘区域为例,提出了基于滑坡分布特征来反演地震峰值地动加速度的方法,并通过反演得到了汶川地震断层上盘区域的峰值地动加速度分布方程。本文的研究结果表明:在没有或极少地震仪器监测数据的地区、但却有大量地震滑坡分布的情况下,通过地震滑坡的分布规律来反演构建地震动分布图是一种可能的途径。

汶川大地震曲线梁桥震害及破坏机理分析

以汶川大地震中严重破坏的回澜立交桥为例,基于数值模拟手段并结合现场震害调查,分析了回澜立交桥的地震破坏机理。数值分析表明,地震时设有支座的最矮的1号桥墩支座发生滑移破坏,以致刚度较大(次矮)的2号刚构桥墩承受很大的地震惯性力,2号墩首先发生弯曲屈服,此后随延性发展因抗剪能力不足最终发生剪切破坏直至倒塌损毁,呈现典型的弯剪破坏特征。现场震害调查发现,回澜立交桥震害集中于抗弯刚度较大的刚构墩上,而其余桥墩震害相对较轻,主要表现为混凝土保护层的脱落、混凝土开裂以及墩顶支座的滑移破坏等。数值分析结果与震害调查呈现出较好的一致性。

汶川地震中小半径曲线连续梁桥震害机理分析

汶川地震中,小半径曲线连续梁桥遭受了不同程度的震害。本文针对其中震害严重的小黄沟中桥,进行了地震反应分析,讨论了其震害机理,研究了不同的下部结构形式以及固定墩上下部结构不同的连接方式对该类桥梁抗震性能的影响,提出了提高小半径曲线连续梁桥抗震能力的对策建议。

汶川大地震绵竹市回澜立交桥震害调查

绵竹市回澜立交桥跨越绵竹货运火车站,包括主桥及4个平面为圆形的曲线匝道桥,匝道桥为连续箱梁结构。5.12汶川大地震中,回澜立交桥遭到严重破坏,通过对震害的现场调查及分析发现,圆形匝道桥破坏严重,每个匝道桥破坏集中于1-2个抗弯刚度较大的低矮桥墩并引起上部箱梁横向断裂,其余桥墩发生轻度或中度破坏,主要为桥墩混凝土保护层脱落、混凝土开裂及墩顶橡胶支座的滑移,且总体来看,匝道桥破坏沿切向更为明显。主桥破坏相对较轻,主要包括桥墩顶部的支座滑移及主桥与匝道桥间的碰撞破坏。

汶川地震桥梁震害经验及抗震研究若干新进展

2008年5月12日我国四川省汶川县发生8.0级大地震,造成大量公路桥梁破坏,并为桥梁抗震研究留下了众多资料。总结了汶川地震桥梁震害经验,认为宜重视桥梁近断层地震动响应及防落梁措施、小半径曲线梁桥地震防倒塌设计、桥梁延性抗震设计及细部配筋和深水高桥墩地震损伤及控制等抗震问题。综述了课题组近些年对桥梁抗震研究的若干新进展,包括梁式桥防落梁抗震设计理念及方法、钢筋混凝土桥墩地震抗剪强度及变形能力研究、曲线梁桥地震破坏机理数值分析与小半径曲线梁桥地震防倒塌设计对策等。

利用强震记录分析汶川地震诱发滑坡

根据Newmark方法提出一种在已知强震记录和滑坡数据的情况下,推导斜坡临界加速度的方法。采用这种方法,利用汶川地震中理县的3组强震记录数据和地震滑坡数据,得到沙坝台,桃坪台,木卡台附近区域的临界加速度估计值分别为40,50和70 gal。计算结果与灾区实际比较脆弱的地质情况一致。斜坡临界加速度可以作为利用地震动参数判定斜坡在地震作用下是否破坏变形的定量依据,为地震滑坡的定量研究提供一种思路。利用所提出的方法和汶川地震得到的大量强震记录,对龙门山地区的临界加速度进行评估,为震后恢复重建中的工程应用和地震滑坡灾害预测、区划工作提供定量参考信息。研究方法和结果有助于推动我国地震滑坡的定量化研究。

“5·12”汶川地震灾区典型教学楼框架与楼梯共同工作性能

以"5.12"汶川地震灾区典型教学楼框架为对象,研究了框架与楼梯的共同工作性能,包括框架独立单元的静力抗侧刚度、整体框架的静力抗侧刚度、整体框架动力特性,并进行了地震反应谱分析以及地震时程分析。结果表明:楼梯的存在对框架抗侧刚度、动力特性、规范地震反应谱下内力峰值、不同地震作用下的构件内力及节点反应谱峰值均存在较大的影响。所得结论可为灾区类似建筑的新建和修复加固提供必要参考。

汶川Ms8.0地震四川及邻区数字强震台网记录

2008年5月12日汶川Ms8.0特大地震是龙门山构造带逆冲–右旋错动的结果,四川数字强震台网共获取133组三分向加速度记录,结合陕西、甘肃部分台站观测结果,根据原始记录绘制的加速度峰值等值线呈长轴为NE方向的不规则椭圆形,与地震影响烈度分布具有较好的一致性。进一步分析发现,该次地震的加速度记录具有比较明显的方向性效应和断层上盘效应,即沿破裂传播的NE方向加速度峰值衰减显著慢于SW方向;而处于断层NW上盘的地震动峰值衰减明显慢于SE下盘,出现系统性偏高现象,且在发震断裂的映秀—北川段更为显著,与震源破裂的方式和过程具相关性。另一个现象是近发震断裂的竖向(UD)与水平向(H)地震动峰值的比值明显高于远场,在近断层附近比值在1.0左右,与现行的《建筑抗震设计规范》(GB50011–2001)规定的比值2/3存在较大差异。随断层距的增加,加速度反应谱峰值逐渐移向长周期,当断层距大于200km时更为显著,但在近断层100km时存在速度大脉冲现象。

汶川地震跨断裂带小鱼洞大桥地震破坏分析

以汶川地震跨小鱼洞断裂带的小鱼洞大桥地震破坏为研究背景,通过对其震后现场的实地勘察分析,建立了小鱼洞大桥多点地震动激励的动力分析数值模型。考虑到断裂带两侧地震强度的区别,采用三角级数法模拟人工地震波时选用不同的地震峰值加速度,然后对其进行地震破坏数值分析,重点讨论了桥梁地震破坏的薄弱部位及其破坏原因。数值模拟结果基本体现了小鱼洞大桥的实际破坏状况,证明了数值分析模型的有效性。

汶川地震作用下约束砌体房屋的抗震能力分析

为验证约束砌体结构的抗震性能,取4栋7层砌体房屋为例进行非线性地震反应分析。4栋房屋中2栋(代号为A1、A2)选自汶川地震影响区的约束砌体房屋,另2栋(代号为B1、B2)为虚拟无筋(或非约束)砌体房屋,除了无任何约束作用的构造措施之外,其他都分别和A1、A2相同。分析中选取汶川地震中基岩和土层场地的共20条地震动作为地震输入。基于分析结果,做了两方面的比较:约束砌体结构房屋地震反应特征和汶川大地震现场调查所见的对比和约束砌体房屋和无筋砌体房屋地震性状的对比。主要结论有:①计算得到的约束砌体房屋在大地震下的震害特征和实际地震相当吻合,结构分析所用的计算模型、恢复力模型和参数取值的可靠性得到验证;②和无筋(或非约束)砌体房屋相比,约束砌体房屋使砌体结构的抗震强度和延性大为改善,具有很好的抗倒塌能力。

汶川地震中上海高层建筑动力反应分析

对同济大学强震监测台在汶川地震中测得的地震记录进行频谱特性分析，以同济大学教学科研综合楼为研究对象，应用通用有限元软件建立计算模型，分析了该结构在这一实测地震记录作用下的响应特点，并将其与调幅后的El Centro波、Taft波和上海人工波作用下的计算结果进行了对比分析，同时探讨了远震对深覆盖场地上高层建筑的影响。结果表明：尽管汶川地震同济波的峰值加速度很小，但是2～3．5s的长周期分量卓越性却十分突出，共振效应造成长周期的高层建筑地震反应明显。