地震反应谱长周期分量对大跨度桥梁地震反应的影响

大跨度桥梁是长周期结构,对结构地震反应贡献较大的一阶振型周期很长,因而其地震反应对输入反应谱的长周期分量较为敏感。本文首先对中美桥梁抗震设计规范反应谱的长周期部分进行比较分析,然后基于实际地震记录的反应谱,对我国规范反应谱的长周期部分提出修正建议。接着,以一座主跨为428 m的三塔自锚式悬索桥为例,采用SAP2000程序建立全桥动力分析模型进行反应谱分析,分析反应谱长周期分量对桥梁结构不同地震反应分量的影响,并验证本文修正建议的合理性。结果表明:当漂浮体系大跨度索支撑桥梁的基本周期远超过6 s时,如果对规范设计加速度反应谱超出周期范围部分取平台段,会造成纵向地震作用下塔底弯矩和主梁位移几倍的增加,建议按周期倒数的一次方关系衰减。

基于HHT地震动分量分离的长周期地震动界定方法

长周期分量是地震动长周期特性的决定性成分,能反映长周期地震动的基本特性。基于HHT方法,提取加速度反应谱平均周期T_r≥2 s的IMF及残余分量重构并进行基线校正作为该地震动的长周期分量;通过长周期分量与原地震动的相关性分析及其在超高层建筑的结构响应中的影响验证了其界定长周期地震动的合理性。提出了基于长周期分量特性的界定指标LPGI,当LPGI>0.6时的地震动为长周期地震动;用长周期分量的归一化Hilbert累积能量曲线从5%增长至95%所经历的时间t_(90%)来表征长周期地震动的脉冲特性,从而区分远场类和谐长周期地震动和近断层脉冲性地震动这两类特殊长周期地震动;为长周期地震动的区分提供了较好的方法与参数指标。

基于EMD的长周期地震动分量提取方法

在实际地震记录形成过程中存在高、低频成分地震波的叠加,地震动高、低频成分的组成是地震动反应谱特征的重要反映。采用数字滤波技术,以加速度反应谱平均周期2 s为截止周期,结合经验模态分解,提取2 s以上的本征模态函数及残值重构并基线校正后作为长周期分量,其余本征模态函数重组为短周期分量;通过原地震动与分量的相关性、反应谱的离散性对提取方法的有效性进行验证,并与既有方法进行对比。结果表明:该长周期地震动分量提取方法能较好地提取出在长周期和短周期部分与原地震动具有较好的相关性、地震反应谱离散性较小的长、短周期分量,且较好地反映原地震动的谱特征,在长周期地震动分量提取中具有更好的适应性。

基于抗震分析的长周期地震动的界定与选取

收集273条地震动信息并进行滤波处理,综合考虑地震动断层距、PGA、PGV/PGA及平均周期等地震动基本参数指标,对比其反应谱、傅里叶谱以及能量谱,归纳了近场脉冲、远场类谐和这2类特殊长周期地震动与近、远场普通地震动的界定标准;通过引入能量持时占比及地震动长周期分量能量占比等频谱参数,用于复核长周期地震动界定结果。结果表明:长周期地震动的反应谱衰减速率慢,在长周期段的谱值大于普通地震动;长周期地震动具有能量大且集中于低频区域的特点。

上海中心大厦输入地震动分析与选用

对上海中心大厦基于性能的抗震设计所采用的地震波的选用进行了研究。由于上海地区场地特征周期较长,对于自振周期也较长的超高层建筑结构的抗震极为不利。因此,选用合理准确的地震波进行时程分析对于上海这类软土场地上建设的超高层建筑结构基于性能的抗震设计至关重要。在地震波的选用中综合考虑了场地类别、地震波数量、频谱特性、有效峰值、持续时间、统计特性、震源机制以及工程判断等方面的要求,同时给出上海中心大厦项目选用地震波的流程。最后,基于所选用的地震波,给出了结构弹性和弹塑性分析的结果。