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场地地震动及其非线性地震反应和大跨桥梁地震反应分析
| 论文题名： | 场地地震动及其非线性地震反应和大跨桥梁地震反应分析 |
| 关键词： | 连续刚构桥;大跨结构;地震反应;场地非线性;动力响应 |
| 摘要： | 大跨结构的地震响应是一个复杂的科学问题，它涉及场地输入地震动、场地地震反应分析和结构地震反应分析，本文围绕这3个环节开展了研究工作。这一研究对于建立简单、实用的场地地震动输入、场地地震反应分析方法和结构地震反应分析方法具有一定的参考价值。 本文针对上述课题进行了系统研究，取得了以下研究成果: 1.基于几何学仿射原理，将地震动衰减椭圆与潜在震源区凸多边形相交面积的计算算法转化为易于程序化编程的圆与凸多边形相交面积的计算算法，在保证精度的前提下大幅减少了编程工作量，提高了计算效率，改进了地震危险性分析计算程序，并给出了某场点的地震危险性分析的计算实例，为场地地震反应分析提供了高效、实用的地震动输入。 2.针对传统一维等效线性化方法在强地震动作用下对厚软场地进行土层反应分析计算时高频响应被低估、峰值加速度偏低的缺点，提出用移动平均线来确定应变谱，并用Parzen's谱窗平滑应变谱曲线，然后引入弹性阀值理论，建立了考虑弹性阀值理论的频率相关等效线性化方法。通过与具有实测强震记录的厚软场地进行对比分析，结果表明此方法比传统一维等效线性化方法能更有效的模拟地震波高频成分在厚软覆盖层场地中的传播规律，同时揭示了传统一维等效线性化方法在分析厚软场地土层地震反应时存在较大的误差，为确定此类场地设计地震动参数提供了依据。 3.基于地震波斜入射下成层弹性半空间频域求解方法和等效线性化理论，推导了地震波斜入射情况下二维等效剪应变求解公式，提出了一种地震波斜入射时二维水平成层介质的非线性地震反应分析方法。它将一维土层地震反应分析等效线性化方法拓展到二维土层地震反应分析中，建立了二维土层地震反应分析的等效线性化方法。对某二维水平成层场地地震波斜入射(SH波、SV波和P波)时的非线性地震反应进行了计算分析，揭示了成层介质场地地震反应随入射角变化而变化的规律。 4.基于地震波斜入射下二维等效线性化方法和多源叠加粘弹性人工边界理论，建立了能同时考虑场地非线性、地形效应和土-结构动力相互作用的大跨结构动力反应分析计算方法。 5.用上述建立的地震反应分析方法，利用ANSYS有限元软件对某连续刚构桥进行了SV波和P波斜入射下动力反应的计算分析。计算了考虑场地非线性情况下不同入射角、不同地形和不同场地刚度工况下连续刚构桥的动力响应，总结了连续刚构桥的动力响应随上述因素变化而变化的规律;同时计算了不考虑场地非线性情况下连续刚构桥的动力响应，并和考虑场地场地非线性的情况进行了对比分析。 |
| 作者： | 王笃国 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 赵成刚 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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