跨断层独塔斜拉桥地震响应研究

• 作 者: 李佳奇
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 跨断层 地震动特性 速度脉冲 独塔斜拉桥 动力时程分析法

近断层地震动常伴随地表破裂、产生速度脉冲及永久地面位移等特征,与一般地震动和远场地震动存在显著差异。随着我国川藏铁路施工及西南等地震高烈度区公路、铁路桥梁的大力投资建设,桥梁总数将大幅增加。受地形地貌、线路规划、工程成本等因素影响,许多桥梁将不得不建于活动断层附近甚至直接跨越断层。另外,由于部分既有桥梁桥址处的活动断层在设计之初尚未被探明,目前面临着潜在的近断层破坏风险。国内外多次强震震害也表明,地表破裂具有不确定性,桥梁结构远离断层并不能完全避免近断层地震破坏风险。为研究这种特殊型地震动的影响,本文的主要工作内容如下:(1)针对三种常见断层类别,从断层破裂机理角度分析了方向性效应、滑冲效应、上盘效应及竖向效应等地震动特性产生的原因;基于PEER地震动数据库,选取大量实际地震动研究了四种效应特点,结构地震反应、脉冲周期与地震动参数及强度指标的相关性,分析了脉冲型与无脉冲地震、不同脉冲周期地震反应谱特性。(2)采用独塔斜拉桥的结构形式跨越断层,分别对主梁及桥塔部分进行了模拟,建立了力学简化模型;基于ANSYS有限元软件建立了漂浮体系独塔斜拉桥模型,采用动力时程分析法,根据断层类别及研究目的不同,分别采取多种地震动输入方式,输入含有不同近断层地震动特性的地震波进行计算分析,研究了行波效应、速度脉冲、脉冲周期、脉冲数量及断层跨越角度对结构地震响应的影响。(3)根据以上的研究成果,对跨断层漂浮体系独塔斜拉桥进行了减震设计。采用纵向粘滞阻尼器加横向E型钢阻尼器的抗震设计方案,对阻尼器阻尼系数进行了参数敏感性分析,对比分析了减震设计前后独塔斜拉桥的动力特性及地震响应,为跨断层独塔斜拉桥结构的抗震设计提供参考。