近斷層地震動作用下大跨斜拉橋的復雜地震響應研究.pdf

1、近斷層地震動具有區(qū)別于遠場地震動的顯著地面運動特征，如震害集中性、破裂前方效應、滑沖效應、上/下盤效應以及豎向效應等。近斷層效應使得位于斷層附近或者跨越斷層的長周期斜拉橋地震響應更加強烈和復雜。本文基于國家自然科學基金資助項目“斜拉橋近場地震‘活斷層-土-結構’一體化分析理論與試驗研究”(No.51378110)，研究近斷層地震動空間分布特征、脈沖效應地震動所含破裂前方效應和滑沖效應、上/下盤效應以及豎向效應對大跨斜拉橋結構的不利響應。

2、主要研究內容及結論包括:
　　(1)近斷層地震動空間分布特征對斜拉橋的不利響應
　　研究臺灣Chi-Chi地震整體空間分布、局部空間分布對斜拉橋地震響應影響，以及地震動參數(shù)與結構響應相關性。頻譜分析表明，斷層破裂區(qū)域(Middle District，MD)地震波低頻成分顯著、斷層法向譜值均高于平行向。以某主跨為406m的斜拉橋為研究對象，計算表明MD區(qū)斜拉橋響應顯著，塔頂縱向位移、塔底內力分別是BD區(qū)的4.03倍和2.0倍，

3、該區(qū)域抗震設計時可采用PGV及PGA作為結構響應參數(shù)的評估指標;FD區(qū)域塔頂縱向位移是BD區(qū)域的2.06倍，而其塔底內力較BD區(qū)域下降了30％以上，F(xiàn)D區(qū)抗震設計重點關注結構位移設計，該區(qū)域采用輸入能和PGV作為地震動強度指標;BD區(qū)須提高結構的強度需求，該區(qū)域采用斷層距及PGV作為地震動強弱指標。
　　MD區(qū)斷層法向分量對結構響應顯著。參數(shù)PGVP/N介于0.2～0.6時，建議選擇斷層法向分量地震動輸入結構中進行響應分析。

4、>　　(2)近斷層脈沖地震動所含破裂前方效應和滑沖效應對斜拉橋的不利響應
　　考慮近斷層兩種脈沖型地震動對結構響應的影響時，首先應關注滑沖效應地震動對斜拉橋主塔部分的不利響應?；瑳_效應塔頂縱向位移分別是破裂前方效應、近場無速度脈沖、遠場三組地震動的1.61、2.92、17.27;塔底彎矩值比值為1.04、1.15、2.88;剪力比值為1.22，1.26和2.38。
　　采用Mavroeidis模型合成的近斷層脈沖地震動與原波

5、頻譜特性吻合更好，合成波和原波對主塔位移、內力響應的分布規(guī)律具有較好的吻合。
　　(3)近斷層上/下盤效應及豎向效應對斜拉橋地震的不利響應
　　考慮近斷層上/下盤效應對斜拉橋動力響應影響時，主要應滿足上盤區(qū)域地震動對結構內力和位移響應的要求，尤其是結構位移響應影響。上盤區(qū)域地震動作用下結構響應顯著，塔頂縱向位移峰值、塔底彎矩峰值和剪力峰值均值分別是下盤區(qū)域的2.61、1.41和1.30倍。上盤區(qū)域豎向效應顯著時，對結構位移響