地震动空间变异性建模以及对桥梁结构的影响

论文摘要

本文研究地震动空间变异性建模以及对桥梁结构地震响应的影响。对比研究两种多点地震动模拟方法，Deodatis方法和Vanmarcke方法，选择后者，基于调幅后的强震记录El Centro（1940）波和Kobe（1995）波，合成多点地震动。然后，对比三种非一致激励分析方法，相对运动法、大质量法和大刚度法，选择能与相对运动法获得一致地震响应，并能方便应用于程序的大质量法输入模拟的地震动。通过在连续刚构桥、悬索桥和多跨桥梁上的应用，探讨了空间变异性对桥梁地震响应的影响规律。完成的主要内容如下：（1）分两种相干性模型（与规定时程的相干性和累积已合成时程的相干性），对比Deodatis方法和Vanmarcke方法合成的地震动的波形和波强度，探讨两种方法的优缺点。研究结果表明：Vanmarcke方法能克服工程实践中使用强震记录时对空间变异性考虑不够充分的缺点，可为实际工程的抗震设计提供所需的输入地震动。（2）介绍了三种常用的多点激励分析方法，即相对运动法、大质量法和大刚度法，研究三种方法的差异与实用性，以某多跨桥梁为研究对象，分析比较了三种方法的数值结果。研究结果表明：大质量法能够获得与传统的精确方法-相对运动法一致的结构响应，而大刚度方法则不能。（3）针对目前桥梁抗震分析中对空间变异性考虑不充分这一情况，将Vanmarcke模拟方法合成的考虑完全空间变异性的地震动加速度时程应用于三个有限元模型（连续刚构桥、悬索桥和多跨桥梁），数值结果表明：桥梁地震反应分析中，行波效应只是空间变异性的一项因素，不能完全代替空间变异性的影响，忽略其余效应的影响将低估桥梁结构的地震响应，这对结构的抗震设计是偏于危险的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的及意义
• 1.2 国内外研究进展及应用现状
• 1.2.1 地震动模拟方法
• 1.2.2 多点激励分析方法
• 1.2.3 地震动空间变异性的影响
• 1.3 研究内容与技术路线
• 第2章 多点地震动模拟
• 2.1 Deodatis 的模拟方法
• 2.2 Vanmarcke 的模拟方法
• 2.3 两种方法的对比研究
• 2.3.1 考虑空间变异性的地震动模拟
• 2.3.2 不同相干性情况的地震动模拟
• 2.4 参考实测波的地震动空间变异性模拟
• 2.5 本章小结
• 第3章 多点激励分析方法
• 3.1 相对运动法（RMM）
• 3.2 大质量法（LMM）
• 3.3 大刚度法（LSM）
• 3.4 三种方法的对比研究
• 3.5 本章小结
• 第4章 空间变异性对桥梁结构地震响应的影响
• 4.1 连续刚构桥的地震响应分析
• 4.1.1 空间变异性不同因素对比分析
• 4.1.2 设计参数影响分析
• 4.2 悬索桥的地震响应分析
• 4.3 多跨桥梁的地震响应分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢