近场下桥梁结构的地震响应分析
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此 国内外很 多 学者 致力 于对 简化 的速 度脉 冲模 型进 行 研究 ．以此来 模 拟具 有 速度 脉 冲效 应
的 近场 地 震记 录 Ｓ ｍ ｒｉｅ３ 速 度 脉 冲 考虑 为 冲击 的影 响 ．用 简 化 脉 冲模 型 考 虑 近 场 ｏ ｅｖ ｌＩ将 ｌ
地 震 动对 结构 的影 响 ，取 得 良好 效果 。Ａ ａｉ Ｋ ａ ｉｋｅｃ Ｓ ｍ ｒｉｅ的简化 脉 冲模 型的 ｌ 和 ｒｗ ｎ ｌ ＜ ｖ ｒ 在 ｏ ｅｖｌ ｌ 基础上 ，进行 了更深 入 的研 究 ，提 出了 Ｐ ２型矩 形 速度脉 冲模 型 ，突 出简 化脉 冲模 型可 以代
构的 响应 特点 ，使结 构产生较 大 的内力 和位移 ．引起桥 梁破坏 ，甚 至倒 塌 Ｌｚ ｌ－ ＇。
针 对 近场 地震 动 的特征 ．国 内外 很多 学者 对其 主要 的速度 脉 冲效 应 进行 了大量 的研 究
工作 。然 而到 目前 为止 ．记 录 到 的近场地 震 数量 相对 较少 ，无 法从 统计 意义 上对 近 场地 震 动速 度脉 冲给 出合 理 的解 释 ，而结 构在 简化 脉 冲型记 录激 励下 的地震 反应 具 有相 似 性 ．因
关 键 词 ：近场 地 震 ；脉 冲分 量 ；桥 梁 结 构 中图 分 类号 ：Ｐ １ ． ３ ５９ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ — ６ ２ （０ ０ ２ ０ ０ — ７ ０ １ ８ ６ ２ １ ）０ — ０ ８ ０
引 言
在近些 年 来发 生 的地震 中 。近场 地震 带来 的灾 害 １ 显著 ．对近 场 地震 的研 究 也得 到 ３益 了越 来越 多 的关 注 。已有 的地震 记 录表 明 ，含有 速度 脉 冲的近 场 地 面运 动会 显著 的改 变结
（ 州 大学 减 震 控 制 与结 构 安 全 国家 重 点 实 验 室培 育 基 地 ．广 东 广州 ５ ０ ０ ） 广 １４ ５
摘 要 ：提 出采 用 宽 频 地 震 Ｋ ｎｉＴ ｊ ｉ 型 与 速 度 脉 冲 Ｈ — ｇａ ａ 模 型 来 模 拟 近场 地 震 动 ． ａａ— ａｉ 模 ｍ ｅ Ａ ｒｗ ｌ 数 值 模 பைடு நூலகம் 验 证 了 该 近 场地 震 模 型 的 有 效 性 。采 用 该 模 型定 量分 析 了 近场 地 震 作 用 对 桥 梁结 构 地 震 响 应 的 影 响 规律 。近 场 地 震 动 的脉 冲持 时是 对 结 构 产 生 破 坏 的一 个 重 要 因 素 ．近 场 地 震 作 用 对 桥梁 结 构 的设 计 提 出了 更 高 的延 性 要求
作者 简 介 ：王 吴 ，男 ，１８ ９２年 生 ，硕 士 研究 生 ． 主要 从 事 桥梁 隔震 减 震 研究 ． — ａ ：ｈｏ ２ ８ ６ ． １ Ｅ ｍ ｉｗ ａ０ ４ ＠１３Ｃ １ Ｉ ０１
通 讯 作 者 ：谭 平 ，男 ，１ ７ ９ ３年 生 ，博 士 ，研 究 员． 究 方 向 为结 构 抗 震 与减 震 控 制 ． 研
义 的结 论
１ 桥梁 结 构 模 型
本 文 研究 的为 一 典 型 两跨 连续 现 浇 预 应 力 箱 梁 桥 ，每跨 长 ５ ． ｍ，桥 面 由 ３ ． ｍ 长 ８５ １ ４ ６９ｍ 高 的预应 力 门形 桥 墩 支撑 ，两 端支 承 在 隔震 支 座上 。 图 １ 示 为 在 Ａ Ａ Ｕ ． 所 Ｂ Ｑ Ｓ环 境 下
表近 场地 震 动 明显 的反 应 特征 ．拟合 效 果 良好 。Ｍ ｎ ｎ和 Ｆ ｆ综 合考 虑 以往 的脉 冲模 型 ， ｅｕ ｕ５ ＝
以最 小二 乘法 为基 础 ．采 用非线 性 回归方 法 。提 出 了一种 以指 数 函数 与 正弦 函数 相 结合 的 脉 冲模 型 。Ｍａ ｒ ［ ｋｉ６ ｓ Ｊ 地震 波可 由不 同周期 长度 的正 弦与余 弦波组 合 而成 ，因此他 将近 场 认为
起 桥 梁 支 座 位 移 与 破 坏 的 主 要 因 素 。本 文 选 用 远 场 宽 频 地 震 Ｋ ｎ ｉ Ｔ ｉ ｉ模 型 与 Ｈ — ａ ａ— ￣ ｍ ｅ Ａ ｒｗ ｌ ｇａ ａ 近场 地震 速度 脉 冲模 型 ．对 现有 的典 型 近场地 震记 录进行 非线 性数 值 拟合 ，通 过调 整脉 冲分量 跟 宽 频分 量 的 比值 ，得 到 不 同脉 冲分 量 的地 震波 。分 析 了合 成 近场 地 震 波下 ， 对 于高架 桥 的一 系列 影 响 。通过 数 值模 拟 与仿 真分 析 。得 到 一些 对 实 际工 程设 计 有指 导 意
近场 地震 动 可认 为 由一 个脉 冲 分量 与一 个 宽频 地 震分 量叠 加 而 成 。其 中 宽频 分 量 是 随 机 的 ，并且 主 要与 局部 土 质条 件有 关 ：而 脉 冲分 量 的特 性 主要依 赖 于震 源 的 不 同特 质 ，且
在 长脉 冲周 期 下具 有高 峰值 地 面加 速 度 以及 高峰 值地 面 速度 。这 种 近场 地 面 运动 脉 冲是 引
地面 运动 的长 周期 速度 脉 冲模拟 为 三种 脉 冲类型 ，各 代表 一种 特 有 的正 弦或余 弦 函数 。李
收稿 日期 ：２ １ — ３ １ ００ ０— １
基金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基金 重 点 项 目 （０ １０ ７ ； ９ ８５ ２ ） 国家 自然 科 学 基金 项 目 （０ ００ １ ５６８２ ）
Ｅｍａｈ ｐ ａ ＠ｇ ｈ ．ｄ ．ｎ ｉ ｔｎ ｚ ｕ ｅ ｕ ｅ ．
２期
王
昊 等 ：近 场 下 桥梁 结 构 的地 震 响 应 分 析
９
新 乐 和朱 唏 ［ 引入 了幅值对 脉 冲强 度 的贡献 率 及半 周 期循 环个 数 两 个参 数 ，使 其速 度 脉 冲 ， ］
模 型具有 了更加 广泛 的适用 性 。
第３ ０卷
第 ２期
华 南 地 震
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ２ １ ３ ， ．
２１ ０ ０年 ６月
Ｓ ＯＵＴ ＨＩ Ｈ Ｃ ＮＡ Ｊ ＯＵＲＮＡ Ｅ Ｓ ＯＬ Ｙ Ｌ ＯＦＳ ＩＭ ＯＧ
Ｊ ｎ ，２ ０ ｕ ． ０１
近 场 下桥 梁 结构 的地震 响应分 析
王 昊 ，谭 平 ，殷 伟 希 ，周 福 霖
的 近场 地 震记 录 Ｓ ｍ ｒｉｅ３ 速 度 脉 冲 考虑 为 冲击 的影 响 ．用 简 化 脉 冲模 型 考 虑 近 场 ｏ ｅｖ ｌＩ将 ｌ
地 震 动对 结构 的影 响 ，取 得 良好 效果 。Ａ ａｉ Ｋ ａ ｉｋｅｃ Ｓ ｍ ｒｉｅ的简化 脉 冲模 型的 ｌ 和 ｒｗ ｎ ｌ ＜ ｖ ｒ 在 ｏ ｅｖｌ ｌ 基础上 ，进行 了更深 入 的研 究 ，提 出了 Ｐ ２型矩 形 速度脉 冲模 型 ，突 出简 化脉 冲模 型可 以代
构的 响应 特点 ，使结 构产生较 大 的内力 和位移 ．引起桥 梁破坏 ，甚 至倒 塌 Ｌｚ ｌ－ ＇。
针 对 近场 地震 动 的特征 ．国 内外 很多 学者 对其 主要 的速度 脉 冲效 应 进行 了大量 的研 究
工作 。然 而到 目前 为止 ．记 录 到 的近场地 震 数量 相对 较少 ，无 法从 统计 意义 上对 近 场地 震 动速 度脉 冲给 出合 理 的解 释 ，而结 构在 简化 脉 冲型记 录激 励下 的地震 反应 具 有相 似 性 ．因
关 键 词 ：近场 地 震 ；脉 冲分 量 ；桥 梁 结 构 中图 分 类号 ：Ｐ １ ． ３ ５９ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ — ６ ２ （０ ０ ２ ０ ０ — ７ ０ １ ８ ６ ２ １ ）０ — ０ ８ ０
引 言
在近些 年 来发 生 的地震 中 。近场 地震 带来 的灾 害 １ 显著 ．对近 场 地震 的研 究 也得 到 ３益 了越 来越 多 的关 注 。已有 的地震 记 录表 明 ，含有 速度 脉 冲的近 场 地 面运 动会 显著 的改 变结
（ 州 大学 减 震 控 制 与结 构 安 全 国家 重 点 实 验 室培 育 基 地 ．广 东 广州 ５ ０ ０ ） 广 １４ ５
摘 要 ：提 出采 用 宽 频 地 震 Ｋ ｎｉＴ ｊ ｉ 型 与 速 度 脉 冲 Ｈ — ｇａ ａ 模 型 来 模 拟 近场 地 震 动 ． ａａ— ａｉ 模 ｍ ｅ Ａ ｒｗ ｌ 数 值 模 பைடு நூலகம் 验 证 了 该 近 场地 震 模 型 的 有 效 性 。采 用 该 模 型定 量分 析 了 近场 地 震 作 用 对 桥 梁结 构 地 震 响 应 的 影 响 规律 。近 场 地 震 动 的脉 冲持 时是 对 结 构 产 生 破 坏 的一 个 重 要 因 素 ．近 场 地 震 作 用 对 桥梁 结 构 的设 计 提 出了 更 高 的延 性 要求
作者 简 介 ：王 吴 ，男 ，１８ ９２年 生 ，硕 士 研究 生 ． 主要 从 事 桥梁 隔震 减 震 研究 ． — ａ ：ｈｏ ２ ８ ６ ． １ Ｅ ｍ ｉｗ ａ０ ４ ＠１３Ｃ １ Ｉ ０１
通 讯 作 者 ：谭 平 ，男 ，１ ７ ９ ３年 生 ，博 士 ，研 究 员． 究 方 向 为结 构 抗 震 与减 震 控 制 ． 研
义 的结 论
１ 桥梁 结 构 模 型
本 文 研究 的为 一 典 型 两跨 连续 现 浇 预 应 力 箱 梁 桥 ，每跨 长 ５ ． ｍ，桥 面 由 ３ ． ｍ 长 ８５ １ ４ ６９ｍ 高 的预应 力 门形 桥 墩 支撑 ，两 端支 承 在 隔震 支 座上 。 图 １ 示 为 在 Ａ Ａ Ｕ ． 所 Ｂ Ｑ Ｓ环 境 下
表近 场地 震 动 明显 的反 应 特征 ．拟合 效 果 良好 。Ｍ ｎ ｎ和 Ｆ ｆ综 合考 虑 以往 的脉 冲模 型 ， ｅｕ ｕ５ ＝
以最 小二 乘法 为基 础 ．采 用非线 性 回归方 法 。提 出 了一种 以指 数 函数 与 正弦 函数 相 结合 的 脉 冲模 型 。Ｍａ ｒ ［ ｋｉ６ ｓ Ｊ 地震 波可 由不 同周期 长度 的正 弦与余 弦波组 合 而成 ，因此他 将近 场 认为
起 桥 梁 支 座 位 移 与 破 坏 的 主 要 因 素 。本 文 选 用 远 场 宽 频 地 震 Ｋ ｎ ｉ Ｔ ｉ ｉ模 型 与 Ｈ — ａ ａ— ￣ ｍ ｅ Ａ ｒｗ ｌ ｇａ ａ 近场 地震 速度 脉 冲模 型 ．对 现有 的典 型 近场地 震记 录进行 非线 性数 值 拟合 ，通 过调 整脉 冲分量 跟 宽 频分 量 的 比值 ，得 到 不 同脉 冲分 量 的地 震波 。分 析 了合 成 近场 地 震 波下 ， 对 于高架 桥 的一 系列 影 响 。通过 数 值模 拟 与仿 真分 析 。得 到 一些 对 实 际工 程设 计 有指 导 意
近场 地震 动 可认 为 由一 个脉 冲 分量 与一 个 宽频 地 震分 量叠 加 而 成 。其 中 宽频 分 量 是 随 机 的 ，并且 主 要与 局部 土 质条 件有 关 ：而 脉 冲分 量 的特 性 主要依 赖 于震 源 的 不 同特 质 ，且
在 长脉 冲周 期 下具 有高 峰值 地 面加 速 度 以及 高峰 值地 面 速度 。这 种 近场 地 面 运动 脉 冲是 引
地面 运动 的长 周期 速度 脉 冲模拟 为 三种 脉 冲类型 ，各 代表 一种 特 有 的正 弦或余 弦 函数 。李
收稿 日期 ：２ １ — ３ １ ００ ０— １
基金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基金 重 点 项 目 （０ １０ ７ ； ９ ８５ ２ ） 国家 自然 科 学 基金 项 目 （０ ００ １ ５６８２ ）
Ｅｍａｈ ｐ ａ ＠ｇ ｈ ．ｄ ．ｎ ｉ ｔｎ ｚ ｕ ｅ ｕ ｅ ．
２期
王
昊 等 ：近 场 下 桥梁 结 构 的地 震 响 应 分 析
９
新 乐 和朱 唏 ［ 引入 了幅值对 脉 冲强 度 的贡献 率 及半 周 期循 环个 数 两 个参 数 ，使 其速 度 脉 冲 ， ］
模 型具有 了更加 广泛 的适用 性 。
第３ ０卷
第 ２期
华 南 地 震
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ２ １ ３ ， ．
２１ ０ ０年 ６月
Ｓ ＯＵＴ ＨＩ Ｈ Ｃ ＮＡ Ｊ ＯＵＲＮＡ Ｅ Ｓ ＯＬ Ｙ Ｌ ＯＦＳ ＩＭ ＯＧ
Ｊ ｎ ，２ ０ ｕ ． ０１
近 场 下桥 梁 结构 的地震 响应分 析
王 昊 ，谭 平 ，殷 伟 希 ，周 福 霖