近断层地震动对层间隔震结构动力响应影响分析

近断层地震动有着与常规地震不同的特性,对隔震结构的影响是不可忽略的。对一栋8层钢筋混凝土框架结构输入138条近断层地震记录,计算了隔震层设置在1层、4层、7层时的层间隔震结构动力响应,分析了近断层地震动特征参数与不同层间隔震结构动力响应之间的相关性,比选出与不同层间隔震结构动力响应相关性强,且能表征地震破坏作用的地震动参数,为层间隔震结构设计选用近断层地震动提供参考。     

近断层地震动作用下LRB隔震储罐地震反应特征研究

采用Bouc-Wen模型模拟铅芯橡胶支座(LRB)非线性力学性能,建立LRB基础隔震储罐地震反应的数值模型.利用叠加原理得到人工合成近断层脉冲型地震动,从实际典型近断层地震动和人工近断层脉冲地震动输入两个角度出发,以远场地震反应为参照,系统探讨了近断层地震动作用下LRB隔震储罐地震反应特点以及近断层地震动运动特征的影响规律.研究发现,近断层地震动作用下LRB隔震储罐地震反应明显大于远场地震反应值,显著的近断层脉冲效应是隔震储罐设计不容忽视的问题.近断层地震动的PGV/PGA值是决定隔震储罐地震反应的综合指标,PGV/PGA值较大时,隔震储罐地震反应脉冲效应突出.另外,脉冲周期、脉冲参与系数以及脉冲类型也是影响LRB隔震储罐地震反应的重要因素.在脉冲参与系数越大、含有脉冲数量越多的近断层地震动作用下,隔震储罐地震反应越强烈.当脉冲周期接近储罐晃动周期时,晃动波高会出现峰值.     

近断层地震动脉冲特性对设备-结构耦合隔震体系响应的影响

基于设备?结构耦合隔震体系模型,选取了50条近断层脉冲型地震波,以脉冲周期与结构基本周期比T_P/T＝1为分界线,分析了周期比和脉冲能量对结构响应的影响,并对穿零次数小于等于5的隔震层位移比与周期比和脉冲能量的关系进行了拟合。结果表明:脉冲特性对结构的影响主要与周期比T_P/T和脉冲能量有关,同时也需考虑速度脉冲对应的加速度曲线穿零次数的影响;此外,设备响应与顶层楼面加速度直接相关,与近断层地震动的脉冲特性则无明显相关性。      

近断层地震动作用下土质边坡动力响应研究

根据汶川地震中滑坡多沿断层分布的特点,利用FLAC有限差分软件建立了一个土质边坡动力数值分析模型,分别研究了具有向前方向性效应、滑冲效应和无速度脉冲的近断层地震动作用下边坡的动力响应.结果表明:含速度脉冲地震动对边坡的破坏作用远强于无速度脉冲地震动,且具有滑冲效应的地震动引起的边坡动力响应稍大于向前方向性效应地震动.近断层地震作用下,边坡水平方向绝对峰值加速度分布存在沿高程放大效应.具有向前方向性效应的地震动会增强边坡加速度的高程放大效应而具有滑冲效应的地震动则在一定程度上削弱了这种放大效应,且边坡中下部绝对峰值加速度值相对于向前方向性效应地震动和无速度脉冲地震动引起的绝对峰值加速度值较大.     

近断层地震动破裂向前方向性与滑冲效应对隔震建筑结构抗震性能的影响

选择台湾集集地震和美国北岭地震的近断层地震动记录作为输入,考察了近断层地震动破裂向前方向性与滑冲效应引起的两种不同速度脉冲运动对单自由度体系和长周期橡胶支座隔震建筑结构抗震性能的影响.反应谱分析表明,破裂向前方向性与滑冲效应对工程结构地震响应的影响是随结构周期变化的.在中短周期段,含破裂向前方向性效应地震动的谱加速度值大于含滑冲效应地震动的谱加速度值;而在长周期段,含滑冲效应地震动的谱加速度大于含破裂向前方向性效应的谱加速度值.并且,与无脉冲地震动作用相比,含破裂向前方向性与滑冲效应脉冲的近断层地震动作用下隔震建筑的地震响应显著增大.滑冲效应引起的速度脉冲使隔震建筑底部的层间变形和楼层剪力明显增大,这意味着滑冲效应脉冲比向前方向性效应脉冲对长周期建筑结构的破坏更具危害性.     

复杂地震激励下隔震结构地震响应研究进展

隔震技术作为当前最有效的结构减震控制技术之一,在世界各国高烈度地区广泛建造。随着隔震技术的大范围推广,建造工况更为复杂的隔震工程随之不断涌现。系统深入研究复杂地震激励下隔震结构地震响应,是隔震工程长期安全服役的重要保障,也是隔震技术能够不断完善和推广的坚实基础。本文从复杂地震激励涵盖的多维地震、近场和近断层地震、行波效应以及土与结构相互作用四个主要方面入手,依据国内外相关文献开展综述,探讨了复杂地震激励下隔震结构研究存在的问题,并对此进行展望。     

汶川地震近断层地震动作用下结构地震响应特征分析

从汶川地震获取的64组近断层记录中分别选取8条典型速度脉冲型加速度记录和8条非速度脉冲型加速度记录,作为结构地震反应分析的地震动输入;选择具有不同自振特性的3层、11层和20层典型钢筋混凝土框架结构,建立有限元分析模型.分别计算这些结构在速度脉冲型与非速度脉冲型记录作用下的层间变形,对比研究具有不同自振特性结构的层间变形特征.     

曲率半径对大温差地区小半径曲线梁桥地震响应影响分析

为研究曲率半径和近断层脉冲效应对大温差地区小半径曲线梁桥在地震作用下的动力响应和碰撞效应的影响规律,以某大温差地区曲线梁桥为研究对象,建立不同曲率半径的全桥非线性有限元模型,考虑温度变化对支座性能和伸缩缝间距的影响,开展桥梁地震响应分析.结果表明:随着主梁曲率半径增大,墩底内力响应逐渐增加,邻梁间碰撞效应逐渐增强;温度...     

近断层地震动破裂向前方向性与滑冲效应对典型地铁车站结构动力响应的影响

以台湾集集地震的近断层地震动记录TCU051-EW、TCU052-EW、TCU054-EW、TCU068-EW、TCU068-NS、TCU082-EW作为输入,使用有限差分程序FLAC对北京市拱形断面结构形式的单层三跨典型地铁车站进行了水平向弹塑性动力时程分析,研究了近断层地震动破裂向前方向性与滑冲效应引起的两种不同形...     

隔震桥梁承受近断层地震之反应分析

台湾集集大地震造成台湾中部地区许多桥梁之倒塌及损坏.本文之主要目的为探讨对一隔震桥梁当其承受由集集大地震记录到的近断层记录时桥梁所具有的动态反应,及比较桥梁在有隔震及无隔震下行为之差异.本文于此选用一三跨连续主梁,混凝土桥柱之高速公路桥梁为分析之范例.桥梁之支承分别采用铰接型式及采用铅心橡胶支承之隔震支承垫两种形式进行分析模拟,并藉此比较隔震桥梁与无隔震桥梁之动态反应的差异性.输入地震记录采用集集地震记录到的近断层地震记录,分析案例包含采用三维动力分析方法去分析桥梁承受实测地震时之动态反应及针对影响隔震桥梁结构隔震效果之参数进行探讨.     

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~? effect.     

Analytical investigations of seismic responses for reinforced concrete bridge columns subjected to strong near-fault ground motion

Strong near-fault ground motion, usually caused by the fault-rupture and characterized by a pulse-like velocity- wave form, often causes dramatic instantaneous seismic energy (Jadhav and Jangid 2006). Some reinforced concrete (RC) bridge columns, even those built according to ductile design principles, were damaged in the 1999 Chi-Chi earthquake. Thus, it is very important to evaluate the seismic response of a RC bridge column to improve its seismic design and prevent future damage. Nonlinear time history analysis using step-by-step integration is capable of tracing the dynamic response of a structure during the entire vibration period and is able to accommodate the pulsing wave form. However, the accuracy of the numerical results is very sensitive to the modeling of the nonlinear load-deformation relationship of the structural member. FEMA 273 and ATC-40 provide the modeling parameters for structural nonlinear analyses of RC beams and RC columns. They use three parameters to define the plastic rotation angles and a residual strength ratio to describe the nonlinear load- deformation relationship of an RC member. Structural nonlinear analyses are performed based on these parameters. This method provides a convenient way to obtain the nonlinear seismic responses of RC structures. However, the accuracy of the numerical solutions might be further improved. For this purpose, results from a previous study on modeling of the static pushover analyses for RC bridge columns (Sung et al. 2005) is adopted for the nonlinear time history analysis presented herein to evaluate the structural responses excited by a near-fault ground motion. To ensure the reliability of this approach, the numerical results were compared to experimental results. The results confirm that the proposed approach is valid.     

近断层竖向与水平向加速度反应谱比值特征

显著的竖向地震动是近断层地震动区别于远场地震动的重要特征之一,为更合理地确定竖向地震动作用,研究了近断层区域竖向地震动的反应谱特征及其与水平向反应谱比值的影响因素.首先,选取1952—1999年世界范围内震级在M5.4—7.6之间的18次地震的地震动记录,研究竖向地震加速度反应谱及其与水平向加速度反应谱比值特征;然后统计分析了断层距、场地条件、震级以及断层机制对竖向与水平向加速度反应谱比的影响.结果表明,一般情况下竖向加速度具有更丰富的短周期分量,并且竖向加速度反应谱衰减较慢;断层距在20km以内的近断层区域、软弱土层场地、中等震级地震和逆断层大震级中长周期范围等条件下,具有较大的竖向与水平向加速度反应谱比值;在近断层区域的结构抗震设计中应充分考虑竖向地震动的影响.     

Characteristics of near-fault ground motion containing velocity pulses

There are many reports about the research on near-fault velocity pulses, which focus on the generation of velocity pulse and simplify the velocity pulse so as to be used in the seismic design of structure, However few researches have put emphasis on the characteristics of near-fault ground motions containing velocity pulses, especially the characteristics relevant with the design response spectrum prescribed by the code. Through collection of a large number of near-fault records containing velocity pulses, the response spectra and the characteristic periods of records containing no pulses are compared with those of records containing pulses. Response spectra of near-fault records are compared with standard spectra given by code; furthermore, the response spectra and the characteristic periods of each earthquake are compared with that given by code. The result shows that at long periods （longer than 1.5 s）, the response spectrum of pulse-containing records is bigger than the response spectrum of no-pulse-containing records; when the characteristic period of near-fault records is calculated, the method that does not fix frequency is more reasonable because the T1 and T2 have a lagging tendency; regardless of the site Ⅰ and site Ⅱ, the characteristic period of pulse-containing records is over twice bigger than the characteristic period given by the code,     

Spatial distribution of near-fault ground motion

Introduction In order to explain severe damage of structures and ground surface near earthquake fault, many theoretical and numerical methods have been developed to study strong ground motion near the fault (Somerville, 1998) via the kinematic and dynamic source models. Moreover, a great number of valuable strong ground motion records, especially near the fault, have been acquired in recent years. These valuable records provide useful data for improving simulation approaches. Based on those r…     

近断层地震动的基本特征

本文对近断层地震动的基本特征作了详细分析,这些基本特征主要包括近断层强地震动的集中性、地表破裂、地面永久变形、破裂的方向性效应、近断层速度大脉冲和上盘效应。这些特征虽然在一次地震中不一定同时出现,但它们是已经被强震观测资料和数值模拟证实了的,在模拟和预测近断层地震动时,必须充分考虑这些特点,合理的近断层地震动模拟或预测模型和方法应当在结果中再现这些特点。     

近断层地震动加速度峰值衰减规律的研究

提出了近断层地面运动的衰减模型,对全球范围内6．0≤Mw≤7．6且震源深度均小于20km的636条地震动加速度峰值进行了统计分析,确定了本文研究的近断层区域为断层距25km,利用此范围内的440条记录进行了近断层加速度衰减规律的研究。水平地震记录分为硬土和软土两种场地类型,竖向地震记录只考虑土层场地,利用最小二乘法进行数据拟合分析,得到PGA随断层距和震源深度变化在不同震级处形成的衰减曲面,分析了近断层处水平、竖向的PGA以及竖向与水平PGA之比(V／H)的衰减规律。     

曲线桥地震响应分析

曲线桥是现代交通中的一种重要桥型。与直线桥相比,曲线桥的自由振动与地震响应有着其自身的特点。文中运用有限元法,对曲线桥与直线桥的自振特性与地震响应作了对比分析。分析结果表明,曲线桥的以扭转为主的自振频率比直线桥高。在地震作用下,曲线桥上部结构的内力与直线桥相差不大;曲线桥竖向支座反力比直线桥小;曲线桥水平支座剪力比直线桥大。因此,在对曲线桥进行抗震设计时,上部结构可按直线桥进行设计,但应该准确计算其水平支座反力,并采取适当的支座抗剪措施。     

近断层竖向地震动峰值特征

为了研究近断层区域竖向地震动的加速度峰值衰减特征和竖向与水平加速度峰值比特征,为进行近断层区域结构抗震设计和地震危险性分析等提供基础数据参考,根据1952—1999年世界范围内震级在M5．4-M7．6之间的18次地震的地震动记录提出一种同时考虑断层距和震级影响的竖向峰值加速度衰减关系,并与其他学者提出的衰减关系进行了对比分析。然后初步统计分析了竖向与水平峰值加速度比值、竖向地震动PGV／PGA比值的特征。研究结果表明,本文提出的加速度峰值衰减关系形式比较简单而且能较好地体现地震动加速度峰值的衰减变化关系;断层距在0—40km范围内相当一部分竖向与水平向峰值加速度比值大于一般抗震设计规范中规定的比值即0．65;至少对于竖向地震动而言,只将PGV／PGA〉0．2s作为识别近断层脉冲型地震动的强度指标是不够的。