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原文传递借助NGA-West2数据论证我国公路桥梁抗震设计细则的场地系数

论文题名：	借助NGA-West2数据论证我国公路桥梁抗震设计细则的场地系数
关键词：	公路桥梁;抗震设计;场地分类;剪切波反应谱
摘要：	我国《公路桥梁抗震设计细则》(2008)的修编中，对水平向设计反应谱的规定采用了《中国地震动参数区划图》(18306-2015)推荐的场地系数，竖向反应谱采用了与水平向设计谱的相同公式和图形、不同的场地系数和特征周期。本文借助NGA-West2地震动数据论证改进的效果。解决的最大难题是根据NGA数据中的Vs30评定按中国抗震设计规范的场地类别。　　搜集整理的数据包括美国加州和日本KiK-net强震台站共732个场地剪切波速度结构数据，和NGA-West2数据库中选取的幅值较大的4435组水平向和竖向加速度反应谱，相应的震级范围在4.2～7.9之间，距离0.44km～1162.5km。对每一个场地计算Vs30、Vs20、场地卓越周期Tp和覆盖层厚度H，分别按中国和美国抗震设计规范评定场地类别。据此，改进工程场地两个深度平均剪切波速度Vsi0和Vs20的关系，在文献[28]提出的经验公式中增加Tp一项，统计拟合得到计算Vs20的新关系式logVs20=-0.1411+1.019logBs30+0.0634Tp。通过与根据场地剪切波速度结构直接计算的Vs20比较，说明了改进的效果。将Vs30和Vs20代入文献[48]计算任意深度内平均剪切波速的公式，参照文献[15]推导计算任意两个深度之间剪切波速的公式，整理迭代思路，粗略地推算场地覆盖层厚度H。据Vs20和H按中国规范的场地分类评定732个场地的场地类别，与根据实际剪切波速度结构直接评定的比较，符合率达到84.3％，说明了本文改进对场地划分的正面影响。根据本文从NGA-West2数据库所选强地震动数据相应台站场地的Vs30，以及采用水平和竖向加速度反应谱比法计算的Tp，估算每一个场地的Vs20和覆盖层厚度H,按中国场地分类规定，评定了每一个台站的场地类别。　　借助CB13衰减关系对地震动数据按A分组划分震级、距离范围。计算各场地类别各A分组加速度反应谱的平均谱。比较同一场地类别各分组平均谱之间的关系、同一分组各场地类别平均谱之间的关系，指出同一类场地，总体趋势是随A值增加平均谱幅值递增，在中长周期段相邻分组或隔组间有交叉现象;同一分组,不同场地类别短周期段水平向平均谱幅值之间的差别比较明显，大多数分组其他场地的均比Ⅰ类场地的高，平均谱宽度有明显增大趋势;Ⅱ类场地的竖向平均谱比Ⅰ类场地的略高，多数分组中Ⅲ类、Ⅳ类场地的竖向平均谱比Ⅱ类场地的高。　　以各类场地各分组的平均谱为检验标准，考察按两个版本《细则》构造的水平向、竖向设计谱与其贴近的程度，论证了新版《细则》改进的效果。结果表明，按两个版本《细则》构造的水平向设计谱差别不大，新版《细则》采用的场地系数略有改善;新版《细则》对竖向反应谱规定的改进是成功的，不仅使用方便，而且设计谱与实际数据统计的平均谱更为贴近，竖向场地系数的取值总体上是合适的。粗略定量的比较说明，新版《细则》的改进使竖向总残差平方和减小23.6％。
作者：	孙美丽
专业：	土木工程；结构工程
导师：	陶夏新
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国地震局工程力学研究所
学位年度：	2017
正文语种：	中文