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原文传递基于EPA的大跨度斜拉桥地震波峰值调整方法研究

论文题名：	基于EPA的大跨度斜拉桥地震波峰值调整方法研究
关键词：	大跨度斜拉桥;峰值调整;反应谱平滑;时程分析
摘要：	地震是一种常见的自然灾害，会对社会生产、生活造成不同程度的影响，随着震级的增加，地震的破坏程度随之增大，高震级地震更是严重威胁到人民的生命、财产安全。近年来，科研人员积极开展研究，为结构抗震建言献策。随着计算机技术的发展，应用有限元软件建立结构模型做抗震分析已成为主流的抗震分析手段。为了使分析结果接近真实地震下结构的地震响应，需要选取合适的地震波输入到有限元模型中。　　本文以一座大跨度斜拉桥——港珠澳大桥青州航道桥为工程背景，针对地震波选取过程中的峰值调整环节进行具体研究。介绍了不同地震波峰值调整方法，提出了一种适宜大跨度斜拉桥结构的峰值调整方法并对该方法的可行性进行探究，主要研究内容及结论如下：　　（1）总结了大跨度斜拉桥抗震研究现状以及目前地震波选取方法的研究现状，讨论了不同方法的优点及不足之处，提出应当使用基于EPA的峰值调整方法进行大跨度斜拉桥抗震分析研究。　　（2）依据青州航道桥图纸，采用MIDAS/CIVIL有限元软件建立斜拉桥有限元模型。分析了模型的动力特性，将其自振特性结果与选取相同背景桥的相关文献中自振特性结果做对比校核，验证斜拉桥模型的正确性。　　（3）计算出斜拉桥在E1、E2地震作用下的设计反应谱，对斜拉桥进行两种地震等级下的反应谱分析。首先，研究了单向地震力作用下斜拉桥的动力响应特点；其次，通过反应谱内力及位移组合结果探究了竖向地震作用的影响，结果表明竖向地震与水平向地震的组合作用对结构的轴力和弯矩均有较大影响；最后，提取了E2地震作用最大组合效应（三向组合）下斜拉桥的内力、位移最大值，以此为依据，在相关结构部位的抗震设计中要予以重视。　　（4）研究大跨度斜拉桥地震波调整方法。首先，分析地震动峰值加速度PGA和有效峰值加速度EPA含义和内在联系，总结国内外现有的EPA计算方法；其次，根据桥梁结构与建筑结构的不同特点，修正桥梁结构时程分析EPA的计算公式。最后，研究EPA计算中地震波反应谱的平滑处理问题，并提出3种峰值平滑方法，通过分析相关参数的取值及各方法的优劣性，建议采用规范反应谱法进行地震波反应谱的平滑处理。　　（5）对大跨度斜拉桥进行线性及非线性时程分析。比对E1地震作用下线性时程分析与反应谱分析的结果，满足时程分析结果不小于反应谱结果80%的要求。通过线性时程分析与反应谱法结果比值，发现基于EPA的地震波调整方法相较基于PGA调整方法而言，对地震波的能量预估更加全面。分析非线性时程分析下斜拉桥的内力、位移结果，发现结构发生了一定的塑性变形。比较E2地震作用下基于PGA和基于EPA两种不同峰值调整方法非线性时程分析内力、位移结果，总体与线性时程分析相似，即基于EPA的地震波时程结果离散性较PGA有所降低，更加全面地反映了地震能量，具有一定的优化效果。由此可知，依托此方法对大跨度桥梁结构进行抗震分析具有可行性。
作者：	李小双
专业：	交通运输工程
导师：	李晓莉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连海事大学
学位年度：	2022