合成地震动场相关(干)性对大跨桥梁地震反应的影响

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笔者导师课题组研究采用合成地震动场作为计算大跨桥梁反应的非一致输入,揭示了非一致输入与一致、行波输入的差别,指出了研究非一致输入的重要性。本文进一步深入探讨合成地震动场中相关性、相干性不同对大跨桥梁地震反应的影响。收集一大跨悬索桥梁的设计资料,借助ANSYS软件建立了有限元分析模型;在收集的我国西部一活动断裂上发生的6.5级地震合成的地震动场中,取垂直和平行破裂线的共50组地表点对,逐一计算点对地震动时程间相关、相干系数,分析随相对震源主要凹凸体位置不同的差别。选取具有代表性的若干组点对作为大桥的地震反应输入,归纳输入地震动相关性、相干性不同对反应的影响。主要研究结果如下:1.平行破裂线方向上点对间地震动相关系数、相干系数随点对与震源主要凹凸体的距离减小而减小;随着与主要凹凸体的距离减小,垂直破裂线方向点对间高频相干系数增大、低频相干系数减小,相关系数变化则无明显规律。2.平行破裂面走向的大跨桥梁地震反应,相关系数、相干系数最小的地震动输入下,主梁顺桥向位移峰值、塔顶的均方根、主梁跨中及塔顶处横桥向位移峰值、主梁跨中和1/4跨处及塔顶的横桥向位移均方根值、主梁竖向位移均方根值、主梁轴力峰值和均方根值、塔底剪力等均会有最大值;即平行破裂面走向的桥梁布设在震源主要凹凸体处地震反应会最大,偏于不利;但主梁弯矩峰值及主梁跨中弯矩均方根值最小或相对最小。地震动输入相关系数、相干系数最大,主梁顺桥向位移均方根值、1/4跨处横桥向位移峰值、主梁跨中和1/4跨处竖向位移峰值均最大。3.垂直破裂线方向点对输入桥梁计算地震反应,相干系数高频部分高、低频部分低的地震动输入下,主梁顺桥向位移峰值、主梁竖向位移均方根值、塔顶顺桥向位移峰值和均方根值、塔顶横桥向位移峰值、主梁弯矩峰值和均方根值、塔底剪力峰值和均值等均会有最大值;即垂直破裂面走向的桥梁布设在震源主要凹凸体处地震反应会最大,偏于不利。但主梁轴力峰值和均方根值最小。
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