空间地震动模型化及设计地震动研究

本项目通过理论分析研究地震动特性的定量估计方法，构建地震动时域和频域特性的参数化模型；基于用模型特征参数相关近似地震动时程相关的思路，建立多维和多点地震动的相关模型；基于大量强震地面运动记录，研究多维和多点地震动相关参数的统计特征及其影响因素，通过回归分析建立考虑空间分布特征的多维和多点地震动相关参数的衰减模型（规律）；提出时域和频域分别相关的设计空间地震动参数、设计地震动随机模型和人造地震波反演技术。本项目研究从一个新的思路研究空间地震动问题，成果将为重大工程结构的抗震分析与设计提供实用的空间设计地震动输入，并可为抗震规范的修订提供参考。 2100433B

内容简介

合理的设计地震动是保证设计结果正确的必要条件，工程抗震设计中设计地震动的确定问题已经成为工程界的一大技术难题。《工程结构的设计地震动》主要从地震动工程特性、设计地震动模型化以及设计地震动的确定等方面对工程结构的地震动输入问题进行系统、全面的研究，涉及地震动工程特性的定量描述与估计方法、工程地震动的随机模型、地震动仿真技术、设计地震动参数的确定、地震动数据库开发等内容。2100433B

利用强震观测记录，对现有震源谱模型进行改进，通过与大量实际地震动时程和反应谱的拟合和比较，形成基于地震学的多点多维（水平和竖向）地震动场实用模拟方法，体现出地震动所具有的强度和频率非平稳性，为结构动力反应分析提供可靠的多点多维地震动场输入。此外，还将利用合成的人造地震动时程，建立与震源、传播途径（包括场地条件）相关联的、具有物理意义的相干函数，并深入研究地震动场的空间相关性。分析典型结构（拟以大跨 2100433B

地震动空间变化性对结构响应的影响，尤其对于桥梁、管线和大坝等延长型结构的影响是不可忽略的。本项目以常见的曲线连续梁桥为背景，通过振动台试验和数值模拟分析，研究了桥梁结构在空间地震动作用下的抗震性能及响应规律，主要研究工作及成果包括如下几点：（1）给出了不规则场地条件下空间变化地震动的合成方法。该方法通过场地传递函数将基岩功率谱转化为地表功率谱，从而有效地考虑了土层不规则性对地震动的影响。（2）进行了空间变化地震动作用下曲线梁桥抗震性能的试验研究。指出行波效应、不相干效应以及局部场地效应对曲线梁桥的动力响应均具有一定的影响，以不规则场地条件和土层分布所引起的局部场地效应较为显著，如果 在抗震设计中不考虑这些因素的影响，将会错误地估计结构的响应。（3）分析了结构参数与地震动参数对曲线梁桥动力响应的影响规律。指出地震动参数对曲线梁桥动力响应的影响规律基本上与试验结果相同；圆心角和墩高的变化均会改变地震动空间效应对结构响应的影响程度。（4）地震动的空间变化性和脉冲效应不但会对桥梁结构的内力产生显著影响，还会增大结构的振幅或加剧相邻结构之间的不同步振动，从而显著增大碰撞发生的概率和碰撞力的大小，在桥梁的抗震设计中应考虑其对桥梁结构碰撞产生的影响，否则会错误的估计结构的响应。（5）研究了在桥梁抗震设计中考虑地震动空间变化性的简化方法的适用性。指出欧洲规范所提出的简化设计方法虽然可以简单、快速地考虑非一致激励的影响，但可能会低估地震动空间效应的放大作用，特别是对于曲线梁桥这种不规则结构；该方法无法估计结构响应的分布以及最不利反应发生的位置；对于上下部结构通过滑动支座等具有较明显非线性特征的支座连接的桥梁结构，该方法是不适用的。以上研究成果在一定程度上揭示了地震动空间变化性对桥梁结构动力响应的影响规律，可为强震地区的桥梁抗震设计提供参考和指导。 2100433B