Engineering characteristics of near-fault vertical ground motions and their effect on the seismic response of bridges

A wide variety of near-fault strong ground motion records were collected from various tectonic environments worldwide and were used to study the peak value ratio and response spectrum ratio of the vertical to horizontal component of ground motion, focusing on the effect of earthquake magnitude, site conditions, pulse duration, and statistical component. The results show that both the peak value ratio and response spectrum ratio are larger than the 2/3 value prescribed in existing seismic codes, and the relationship between the vertical and horizontal ground motions is comparatively intricate. In addition, the effect of the near-fault ground motions on bridge performance is analyzed, considering both the material nonlinear characteristics and the P-A effect.

场地类型对反应谱平台值的影响

文中在总结一些学者研究基础上,利用土层地震反应分析的一维等效线性化波动方法,以建筑抗震设计规范规定的反应谱为目标谱,合成不同加速度峰值和特征周期加速度时程曲线共28条,将其作为土层地震反应分析的输入地震动,选取和构造了四种场地类型的225个土层剖面,计算了不同土层剖面在不同地震动输入下的设计反应谱的平台值。基于统计分析,给出了不同场地反应谱平台值的平均值;基于一元线性回归分析,给出了不同场地反应谱平台值与输入地震动强度的关系式。

三种土层结构反应谱平台值的统计分析

本文以建筑抗震设计规范规定的反应谱为目标谱,通过调整加速度峰值和特征周期来人工合成数百条加速度时程曲线,并将其作为土层地震反应分析的地震动输入。在若干有工程意义的场地剖面中,选取和构造了部分软弱土层分别在底部、中部和顶部的三种土层剖面,利用土层地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了不同土层剖面在不同地震动输入下的地表加速度反应谱的平台值。在统计分析的基础上,给出了不同场地三种土层结构的反应谱平台值的平均值。通过与正常剖面的反应谱平台值比较,给出了三种土层结构的反应谱平台值的影响系数。本文的研究获得了一些有意义的成果。

汶川地震不同场地反应谱平台值统计分析

加速度反应谱平台值表征地震动的强度特性,场地条件是影响反应谱平台值的一个重要因素。本文选取6组同一地区断层距相近而场地条件不同的强震记录,对其标准化的加速度反应谱形状及平台值进行分析;并以汶川地震中173个有详细地勘场地上的强震记录为基础,统计分析了不同场地类别和断层距区间内的加速度反应谱平台值。本文研究结果显示,场地条件对加速度反应谱平台值有较大影响,随着场地变软,加速度反应谱平台值增大。本文定义了场地影响系数,计算并给出了不同地面峰值加速度对应的场地影响系数。

汶川地震汉源县城震害分布与场地反应分析

为研究汶川地震中汉源县城高烈度异常区震害分布特点,本文利用等效线性化波动方法计算了震害严重区域5个控制性工程地质钻孔的地表加速度峰值及其加速度反应谱。结果表明:汶川地震时,5个钻孔的地表加速度峰值较大,地震烈度达到了Ⅷ度,且5个钻孔地表加速度反应谱都远超过了中震设防标准;背后山滑坡前缘堆积体上的3个钻孔地表加速度峰值相对较大,加速度反应谱超过了大震设防水准;而靠近流沙河和背后山的2个钻孔地表加速度峰值相对较小,加速度反应谱也基本达到了大震设防水准。汉源县城震害分布与场地地震反应关系密切。

四川及邻区抗倒塌地震区划图编制

通过数字试验,分析了不同编图方法对地震区划结果的影响.基于四川及邻区的地震地质环境、地震活动特征、K2值特征、ΔTg分布特征,考虑到地震区划图的继承性和连续性以及与我国现行抗震设计规范的衔接,提出了抗倒塌地震区划图编制的编制原则和方法,编制了四川及邻区的抗倒塌地震区划图.

川滇甘陕地区反应谱平台值的统计分析

本文利用近十年我国川滇甘陕地区有场地资料的2 388条水平向强震记录,采用差分进化算法对水平向加速度反应谱进行拟合,计算得到了每一条加速度反应谱的平台值。将强震记录按照场地类别、震级和震中距进行分类,统计分析了不同情况下的加速度反应谱平台值。结果表明,川滇甘陕地区的水平向加速度反应谱平台值随着场地类别的提高而增大,随着震级的增大而增大,随着震中距的增大而减小,在相同场地类别下反应谱平台值随着设计基本地震加速度的增大而增大。最后在统计的基础上,本文还给出了川滇甘陕地区的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ场地的加速度反应谱平台值的均值以及场地影响系数,并与第五代地震区划图的场地影响系数进行了对比。

微电子厂房结构微振动响应研究

基于某微电子厂房微振动实测数据,采用有限元分析软件SAP2000对结构微振动响应进行模拟分析,得出工作平台上一些点的加速度时程曲线及相应的反应谱,并与实测响应值加以对比。结果表明,无论实测数据还是模拟结果,水平方向基底输入加速度在工作平台上都得到一定程度的放大;实测反应谱曲线与相应的模拟曲线形状相似,峰值均出现在结构相应方向的自振周期附近;阻尼比是影响结构微振动响应的主要参数之一。

基于反应谱衰减关系和理想化反应谱模型的我国规范谱长周期段研究

相对于我国各行业抗震规范反应谱下降段呈现的多样性,欧美规范谱基于理想化反应谱模型,其长周期下降段的规定形式统一,且由第二特征周期TD确定。基于理想化反应谱模型,TD的确定与位移谱形态、“结构所需周期范围”等概念相关。基于我国区划图研究中大量采用NGA数据库的地震动记录及以地震动峰值加速度分区值表达地震强度的现状,以理想化反应谱模型为我国规范谱模型,以NGA数据库BSSA 14公式为工具,对TD建议值等进行研究。首先通过理想化反应谱模型与TD计算公式的阐述,明确欧美规范谱长周期下降段的衰减指数1、2是由理想化反应谱模型定义决定的确定性参数,此时长周期下降段函数由TD唯一确定;其次,在NGA数据库提供的地震动衰减关系中,比选出与我国规范考虑因素吻合性最好的BSSA 14公式,并以其作为基于地震动记录统计的反应谱公式,分析位移谱曲线形态类型及由于位移谱谱值截取周期Tcut不同而引起的位移谱曲线形态类型随震级、距离、场地类别的分布变化;最后,基于BSSA 14,考虑“结构所需周期范围”,给出以我国规范地震动峰值加速度分区值为参照的TD建议值。此研究可为我国抗震规范谱长周期下降段的研究提供参照。

2020年1月19日伽师M_(S)6.4地震强地面运动特征分析

2020年1月18—19日新疆喀什地区伽师县连续发生3次M_(S)≥5.0地震,其中19日21时发生伽师县M_(S)6.4地震。为更好地了解此次地震的强震动记录特征,分析了此次地震序列的强震动记录,从记录波形上看,位于近场区西克尔强震台获取较大峰值加速度,特别是垂直向有明显脉冲峰值,其水平向有明显脉冲地震动,脉冲周期约为2.78 s,速度脉冲峰值分别为38.1 cm·s^(-1)和36.4 cm·s^(-1),反应了断层破裂的方向性效应。用谱比法分析场地的放大效应,在2 s左右有一个基本的共振周期。通过与喀什地区伽师县设计反应谱对比,西克尔台站的水平向地震动的反应谱远高于喀什地区8度罕遇地震设计反应谱。

地震作用下黄土边坡动力响应的时频特征分析

地震作用下黄土边坡的动力响应特征与变形失稳机制是具有重要理论与实践意义的课题,但从动力响应频谱特性方面开展的研究还相对较少。以大型振动台模型试验获得的黄土边坡地震动峰值加速度数据为基础,通过分析其变化规律,着重从频谱特性的角度分析,讨论黄土边坡的动力失稳机制。进一步通过对坡面不同高程测点、边坡内部垂直方向以及水平方向上测点的加速度时程进行绝对加速度反应谱分析,从频谱变化角度提出黄土边坡的动力失稳机制。研究表明,黄土边坡在地震动作用下的响应过程可以分为三个阶段:弹性阶段、塑性阶段与破坏阶段;黄土边坡进入破坏阶段时均会伴随反应谱峰值的增幅或者主周期的变化,在弹性阶段反应谱加速度峰值增幅与输入地震动幅值增幅一致,进入塑性阶段后反应谱峰值增幅比输入地震动幅值增幅小;研究提出将反应谱首峰的凸显情况作为坡体破坏程度的判断依据之一。

基于动三轴试验的砂土阻尼比确定方法对场地地震动参数的影响

基于动三轴试验提出的砂土阻尼比确定方法有多种,但其对场地地震动参数影响的研究鲜有报道。为此,以福建标准砂(粒径0.10~0.25 mm)的试验结果为基础,采用规范方法、KUMAR方法、DAS方法、DOYGUN方法和互相关函数方法5种典型阻尼比确定方法给出相应的动剪切模量比和阻尼比;设计单层土场地和多层土场地2种典型工况,采用一维场地地震反应分析波动程序,计算给出场地地表加速度峰值和反应谱,定量评价相应的阻尼比确定方法对场地地表地震动参数的影响规律。结果表明:5种阻尼比确定方法得到的阻尼比对地表加速度峰值的影响程度随输入地震动加速度峰值的增大而不断增大,同时对多层土场地的影响明显高于单层土场地;采用5种方法确定的阻尼比计算的反应谱差异性在单层土场地时相对较小,而在多层土场地时有明显的差别;与规范方法相比,4种阻尼比确定方法计算反应谱的最大相对误差可达-35%。因此,有必要采用离心振动台试验结果进一步检验基于动三轴试验的砂土阻尼比确定方法的合理性,为场地地震反应分析提供可靠的阻尼比参数。