近断层地震

摘要： 通过文献调研、参数分析、对比总结等手段,开展复杂艰险环境下川藏铁路大跨度桥梁建造和运维技术挑战及对策研究。分析表明,桥梁面临大温差等复杂恶劣环境下长期性能保持、铁路悬索桥涡振控制、近断层地震下的车-轨-桥系统安全、考虑轨道线形的桥梁施工线形控制、线-桥一体化性能评估等关键技术挑战,研究提出从材料-结构-体系层面开展大跨度桥梁耐久性专项设计;针对深切峡谷强风开展隧桥过渡区局部风场特性及行车安全控制、低阻尼比(0.2%~0.6%)和大攻角(>±5°)工况下大跨度悬索桥风洞试验;针对近断层地震开展大跨度桥梁减隔震设计、地震预警监测、列车脱轨机理和防护措施研究;从施工安全和质量控制角度提出详细方案比选、施工全过程风险动态评估与控制、钢梁虚拟预拼装、拱桥快速成拱、桥梁线形及轨道线形控制等技术对策;针对桥梁施工运营与管理维护,提出桥梁健康监测技术深化研究、基于检测监测大数据的桥梁健康管理、极端突发灾害的监测预警和应急救援等对策。

摘要： 为了揭示近断层地震作用下上承式钢筋混凝土拱桥的动力响应特点,以西南山区某上承式拱桥为背景,用OpenSEES平台建立了全桥非线性动力分析模型,探讨了近断层地震动的输入方式、脉冲效应和竖向地震动等三个关键因素对桥梁动力响应的影响规律。研究结果表明:地震输入方式对拱圈地震响应的影响较小,但对拱上立柱地震响应的影响很大,尤其是拱顶附近的短立柱,在抗震分析中,建议偏安全地采用三向地震输入方式;脉冲效应对拱桥地震响应的影响非常大,会导致拱圈、拱上立柱和桥面板地震响应大幅增加,桥面板残余平面转角甚至增大6倍以上;竖向地震动对拱圈轴力和面内弯矩、拱上立柱纵向弯矩和剪力的影响很大,拱顶处的面内弯矩放大倍数最大可达2.95,总体来说,采用规范所建议的方法考虑竖向地震是偏保守的。

摘要： 为探究近断层地震作用下高速铁路连续刚构桥的抗震性能及减震控制措施,基于Makris速度脉冲模型,通过Matlab软件人工生成近断层脉冲型地震,利用OpenSees建立某高速铁路(82+146+82)m连续刚构桥线桥一体化有限元模型,分析不同速度脉冲类型、脉冲周期、脉冲幅值对桥梁动力响应的影响。在此基础上,研究不同参数液体黏滞阻尼器对近断层脉冲型地震的减震效果。研究结果表明:速度脉冲会显著增大地震加速度反应谱的长周期谱值,长周期反应谱幅值出现在脉冲周期对应的反应谱周期附近。对于本文算例,当速度脉冲周期Tp为1 s时,单半波速度脉冲为最不利脉冲类型;当速度脉冲周期Tp>1 s时三半波脉冲为最不利脉冲类型;速度脉冲会导致桥梁的墩顶位移大大增加,若不加以控制可能导致桥墩破坏甚至桥梁倒塌。液体黏滞阻尼器可有效降低近断层脉冲型地震作用下高速铁路连续刚构桥的动力响应,减震效果良好。在阻尼系数C为1000~9000(kN∙s)/m,速度指数α为0.1~0.9范围内,阻尼系数越大、速度指数越小、液体黏滞阻尼器对墩顶位移和墩底内力的控制效果越好,对于采用液体黏滞阻尼器进行减震控制的高速铁路连续刚构桥建议采用大阻尼系数和小速度指数的参数组合。研究成果可为近断层高速铁路连续刚构桥的减震控制提供参考。

摘要： 建立设备-结构耦合隔震体系模型,选取近断层地震波,分析设备质量比变化对耦合隔震体系的隔震层位移、楼层层间位移、楼层加速度和设备位移等动力响应的影响。结果表明,随着设备质量比的增大,设备的自振周期与主体结构的自振周期接近,设备与主体结构相互作用增强,对结构体系的动力响应影响明显,隔震层位移、楼层层间位移、楼层加速度呈逐渐减小的趋势,设备位移呈逐渐增大的趋势。

摘要： 设备-基础隔震结构耦合体系的地震响应影响因素较多,为研究设备与基础隔震结构的周期比对耦合体系地震响应的影响,利用有限元软件Abaqus建立了一个5层钢框架隔震结构模型,将设备设置于结构顶层,输入3条近断层地震波,分析设备与结构周期比变化对耦合隔震体系的隔震层位移、楼层层间位移、楼层加速度和设备位移等动力响应的影响。结果表明,随着设备周期与结构基本周期接近,隔震层位移、楼层层间位移、楼层加速度呈逐渐减小的趋势,设备位移呈增大趋势;设备与结构间的耦合作用可减小结构和设备的动力响应,在设备周期接近结构周期时较为明显,隔震层位移、楼层层间位移、结构加速度和设备位移可分别减小26.92%、27.18%、14.34%、9.63%。

摘要： 2022年1月8日,我国青海省海北州门源县发生了M_(s)6.9地震,震源深度10 km,此后又发生多次余震。门源历史上多有地震发生,震级相近且基本发震于冷龙岭断裂带。此次地震最高烈度为Ⅸ度,在Ⅵ度区至Ⅸ度区内,门源交通系统呈现出不同的震害表现,Ⅸ度区断层破碎带附近的兰新客专的桥梁和隧道震害严重,部分公路设施遭遇震害。文中首先分析了震中附近2组地震动的特点,然后分别介绍此次地震中铁路、公路系统中几座典型桥梁和隧道的震害特点,硫磺沟大桥是我国高铁第一次真正意义上的桥梁震害,大梁隧道跨断层震害也是我国高铁隧道第一次出现的严重破坏。并从统计角度分析兰新高铁、铁路桥梁与隧道、高速公路、国道与省道干线、农村公路及公路桥梁在不同烈度区的震害状况与结构形式的关系,发现近断层、跨断层交通结构震害较严重。最后讨论此次地震对我国高原地区交通结构抗震的经验与启示。

摘要： 为研究近断层地震作用下框排架结构破坏的可能性,以某钢筋混凝土框排架结构为原型建立有限元非线性分析模型,选取16条近断层地震波及8条远场地震波,采用增量动力分析方法绘制易损性曲线。结果表明:对于远场地震,8度多遇地震及基本地震时,结构正常使用、基本使用、修复后使用、生命安全及防止倒塌五个极限状态均未超越,满足“小震不坏,中震可修”的抗震要求;8度罕遇地震时,仅超越正常使用极限状态的概率为2.08%,满足“大震不倒”的抗震要求。而近断层地震时,在8度多遇地震时结构前四个极限状态均被超越,基本地震时结构超过修复后使用的极限状态概率为16.62%,有2.40%的概率达到生命安全的极限状态,罕遇地震时接近倒塌的概率为15^4%。研究结果可为近断层地区框排架结构地震风险评估提供参考。

摘要： 建筑隔震设计中广泛使用的铅芯橡胶隔震支座(LRB)在近断层地震作用下,支座位移过大,在满足竖向承载力的同时难以兼顾支座的水平刚度和阻尼值,导致隔震体系的隔震效果不佳,甚至隔震支座可能发生损坏.针对这一问题,研发了一种新型的水平低刚度隔震支座,该支座在满足竖向承载力要求的同时,能将隔震层的水平刚度维持在较低的水准,同时保持较好阻尼性能.本文采用ETABS模拟隔震支座并建立隔震Benchmark模型,通过动力时程分析,对比了传统橡胶隔震方案和水平低刚度隔震方案中结构的最大层间剪力、最大层间位移角和能量耗散等结构响应.结果表明,近断层地震作用下,水平低刚度隔震方案比传统橡胶隔震方案的隔震效果更佳.

摘要： 采用拉索模数伸缩缝减小斜交桥在近断层地震作用下的地震响应,控制斜交桥主梁旋转,减小支座位移,防止落梁发生.首先对拉索模数伸缩缝的工作原理进行详细阐述,其对斜交桥主梁的作用力将产生与主梁旋转方向相反的扭矩,使主梁旋转得到控制,进而降低支座位移,避免落梁;然后借助SAP2000有限元分析软件建立3 m×30 m斜交连续梁桥有限元模型;最后分析拉索模数伸缩缝、地震动输入角度、斜度对斜交桥抗震性能的影响.研究结果表明:在不同输入角度的近断层脉冲地震动作用下,对不同斜度的斜交桥,拉索模数伸缩缝均能够有效限制墩梁相对位移,防止落梁.

摘要： 随着非结构构件和设备占总经济投入的比例不断提高,愈发需要关注非结构构件和设备在地震下的损失情况。本文将一8层框架结构的第2层所在楼层的单向和双向加速度各20组作为输入激励,同时考虑摩擦系数、竖向加速度强度以及高宽比对设备运动响应的影响。为研究考虑竖向加速度后设备的损失情况,采用4层和8层结构的楼层水平峰值加速度和楼层组合峰值加速度作为工程需求参数计算设备损失。分析结果表明考虑楼层竖向加速度后设备的运动状态会变得更加不安全,设备损失比也会明显大于只考虑水平加速度引起的损失比,且8层结构的损失比低于4层结构。

摘要： 隔震技术已成为结构抗震的有效控制手段之一,并在国内外很多工程中得到成功应用,被认为是保护结构免受地震损伤最具工程价值的技术之一.本文总结了滑冲脉冲效应、方向性效应、上下盘效应、竖向地震动等近断层地震动特性对隔震结构抗震性能的影响,讨论了近断层地震动作用下隔震结构参数优化研究.通过对近断层区域隔震结构研究进展分析,从近断层地震动的研究、近断层区域隔震结构设计规范、近断层地震作用下隔震结构参数优化的研究、隔震结构的二阶效应、隔震结构弹塑性分析、近断层地震下隔震的前景等方面给出了近断层地震动作用下隔震结构研究与应用尚待进一步完善的若干问题与建议.

摘要： 隔震技术已成为结构抗震的有效控制手段之一,并在国内外很多工程中得到成功应用,被认为是保护结构免受地震损伤最具工程价值的技术之一.本文概述了针对近断层区域地震动特性研发的水平隔震装置、三维隔震装置及其限位技术,系统总结了近断层地震动作用下水平隔震结构、三维隔震结构及含限位技术隔震结构的抗震性能与研究成果.通过对近断层隔震结构研究进展分析,从近断层地震作用下水平、三维隔震结构的研究、多向地震动输入、主余震的输入等方面给出了近断层地震动作用下隔震结构研究与应用尚待进一步完善的若干问题与建议.

摘要： 借助小波变换,研究汶川地震(Wen Chuan earthquake,2008)什邡八角台站加速度记录的局部谱密度分布特点通过对小波分量的重构来解析加速度脉冲,发现地震能量富集于中、高频段内,在时域上存在显著的能量双峰,地震波长周期成分并不明显.对美国洛杉矶北岭地震(Noahridge earthquake,1994) Sylmar-Olive View台站加速度记录进行研究,通过循环移位操作来分离低频加速度脉冲,发现低频加速度脉冲对长周期结构的破坏作用更显著.因此,借助小波方法研究近断层地震独具优势,可为相关领域的抗震研究提供新思路.

摘要： 基础隔震能有效减轻结构地震响应.但在近断层脉冲型地震作用下,隔震结构的隔震层会发生较大位移,导致隔震结构侧倾失稳.本文采用弹簧限位装置进行软碰撞限位,利用软件SAP2000计算近断层地震作用下限位隔震结构的动力响应,分析限位装置不同预留距离、不同限位刚度对隔震层最大位移和上部结构最大层间位移的影响.rn 研究表明，由于近断层脉冲型地震动具有长周期脉冲效应，引起隔震结构动力响应较远场地震作用时增大，但隔震上部结构仍具有较好的减震效果，隔震层需限位.脉冲周期与隔震结构自振周期相近时，对隔震结构极为不利.设计的3类弹簧限位装置均能将隔震层位移限制在允许位移范围内.上部结构最大层间位移比无限位时增大，对TCU068地震波罕遇烈度作用，虽已超过弹性位移极限，但远小于弹塑性位移极限.限位刚度一定时，随预留距离增大，隔震层最大位移与上部结构层间最大位移均增大.预留距离相同时，随限位刚度增大，隔震层最大位移减小，上部结构最大层间位移增大.

摘要： 对叠层橡胶隔震垫与地下室悬臂RC柱组成的串联隔震结构建立了分析模型,比较分析了远场、近断层地震激励及悬臂柱顶加连梁对结构响应的影响,并对底层柱较薄弱的串联隔震结构进行倒塌过程模拟.分析表明:串联隔震在近断层地震下仍有一定的隔震效果,但近断层地震下位移响应较远场有所放大;连梁对结构响应的影响很小;底层柱较薄弱时近断层地震下隔震比非隔震结构更容易发生底层柱失效而倒塌.

摘要： 本文阐述了近断层地震动速度大脉冲对典型结构影响。在近断层地震中，具有速度大脉冲的强震记录对建筑物的影响较大。通过比较可以得出结论：在弹性阶段，结构在有速度脉冲记录和无速度脉冲地震动作用下的反应无明显差别，而进入弹塑性阶段后，有速度脉冲记录作用下，结构的反应和无速度脉冲记录作用下的反应相比有明显的增大：在结构反应的各种参数中，对有、无速度脉冲的作用，速度和加速度的反应区别不明显，在弹塑性阶段，各层剪力、层间位移、各层最大位移的区别非常显著；结构进入弹塑性后，反应谱方法不能体现出速度脉冲对结构的影响。

摘要： 近年来，近断层地震动对工程结构的影响受到地震工程界的广泛关注和重视。近断层地面运动具有显著的大幅值、长周期脉冲等特征会使工程结构进入复杂的工作状态，造成结构的严重损害甚至破坏。新型防屈曲钢支撑阻尼器能有效地耗散地震作用下结构的振动能量以控制结构的地震反应，但是其在近断层地面运动作用下能否充分发挥作用以及能否产生特殊的地震反应需要得到验证。以1999年台湾Chi-Chi地震中三组典型的近震记录、远场记录和其他常用的地震记录作为地震动输入，对一个12层无支撑钢框架结构及加设防屈曲钢支撑阻尼器的耗能减振钢框架结构的地震反应特性进行了非线性时程分析，从变形和能量的角度探讨了结构的抗震性能。同时采用四种典型的侧向加载模式对两种结构体系进行Pushover分析，探讨Pushover分析方法在评估近断层地震作用下高层钢结构抗震性能的实用性。本文的研究验证了近断层地震动作用下耗能减振技术的有效性，对近断层区域的工程结构抗震设计具有一定的参考价值。

摘要： 以实际地震波为底波,并叠加三角型脉冲运动模拟近断层地震;以此为输入,研究恢复力摩擦隔震结构R-FBI隔震结构在近断层地震下的动力反应特性,绘制了上部结构最大加速度(a)反应谱和基底最大滑移量(S)反应谱,并研究了不同脉冲类型以及脉冲周期对摩擦型隔震结构的a和S的影响。研究表明R-FBI结构的a和S与常规地震作用下相比均有较人的增加,且隔震范围有一定的减小;为了保护在强烈近断层地震作用下隔震结构与基坑相碰撞,提出了加设限位装置的防护措施,通过数值计算,验证了防护措施的必要性和有效性。

摘要： 针对传统摇摆墙自重大、受地震作用强的缺点,提出一种轻型自复位消能摇摆架.将轻型摇摆架应用于一幢六层RC框架,对其构造和减震机理进行阐述.提出摇摆架体和自复位消能支撑(SCED)的设计方法,利用OpenSees对轻型摇摆架减震框架在近场地震动罕遇水平下进行非线性动力时程分析.数值分析结果表明,与原结构相比,加入自复位消能摇摆框架后,有效降低了结构的位移峰值响应和残余位移,框架结构层间位移峰值、层间位移角和残余位移角分别降低了27.2％、38.9％和50％,且层间位移角分布更加均匀,降低了结构因为薄弱层而出现过早失效的可能性.

摘要： 本文在充分收集地震记录的基础上,对近断层中小震级地震动的峰值和反应谱进行了分析,并和我国的结构抗震设计规范进行了对比,指出了现行抗震设计规范的不足之处,得出了一些有益的结果,为今后抗震设计规范的完善和结构的抗震检算提供了参考.

摘要： 本发明提供的基于数据驱动的近断层非平稳地震动模拟方法，首先利用SWT将近断层非平稳地震动记录分解为一系列单分量信号的叠加，其次对每一阶单分量信号进行Hilbert变换，通过引入随机变量并利用信号重构技术实现对非平稳地震动样本的模拟。采用本方法使用冗余小波基函数，使原始信号在冗余基函数上的表示可看成是信号在一系列基函数上表示的平均，小波系数和尺度系数与原始信号等长，保证了平移不变性，不仅可以很好地抑制二进小波变换中的振荡效应，而且部分小波系数的扰动不会带来信号的严重失真，从而减小了信号的重构效果对单个小波系数的依赖，所以采用SWT进行地震波分解与重构方面具有较好的优势，保证了样本模拟的精度。

摘要： 本发明涉及一种近断层海域地震动反应谱标定方法。该方法包括：选取近断层海域地震动记录；对近断层海域地震动记录进行预处理；获取近断层海域目标加速度反应谱；确定场地特征周期Tg、脉冲周期Tp，海水修正系数γ取值范围；随机生成初始种群；对初始种群进行适应度评价；划分新种群；得到变异新种群；得到交叉新种群；筛选出下一代种群，计算新种群的适应度，得到场地特征周期Tg、脉冲周期Tp，海水修正系数γ的最优解；得到标定的近断层海域地震动反应谱。本发明方法标定得到的近断层海域地震动反应谱更加符合真实的近断层海域地震动反应谱，而且更加高效。

摘要： 本发明公开了一种近断层地震作用下高速铁路桥梁‑轨道系统适用性评价方法，包括：(1)建立有限元模型；(2)不确定性分析；(3)确定适用性分析的指标及其限值；(4)求出结构响应发生超限概率的置信区间；(5)对结构和系统在近断层地震下适用性进行评价和判断。本发明采用的方法具有明显的统计规律性，能够良好地解决结构在近断层地震动下响应离散性较大而导致抗震分析缺乏代表性的问题；本发明评价方法能够对近断层地震作用下结构和系统的超限概率进行合理地预测，并对它们的超限状态进行全面的评价；本发明能够对结构和系统在近断层地震作用下的适用性进行定义和判断，为近断层地区的桥梁结构抗震以及危险性分析提供科学的依据。

摘要： 本发明涉及一种海底近断层地震动的拟合方法，包括以下步骤：步骤S1：计算近海场地的地震动传递函数；步骤S2：拟合海底地震动的高频成分，得到近海域近断层地震动的高频加速度时程分量；步骤S3：拟合海底地震动的低频脉冲成分，得到地震动的低频脉冲型加速度时程；步骤S4：将高频加速度时程分量与平移后的低频脉冲型加速度时程叠加，得到海底近断层地震动。本发明能够切实地解决目前跨海结构抗震分析缺乏地震动记录的瓶颈，为海底近断层结构的抗震性能分析提供更为准确合理的地震动输入，有助于推动和提高海洋结构的抗震性能评估。

摘要： 本发明公开了一种模拟逆断层粘滑错动引发近断层地震动的试验装置，包括上表面开口的立方体结构试验箱体，试验箱体一侧表面下部设置活动挡板；活动挡板上方设置有向试验箱体内部延伸形成的内嵌板，活动挡板可沿内嵌板和试验箱体下表面滑动；试验箱体内设置有连通其上表面和下表面的模拟断层；试验箱体内上部设置有穿过模拟断层的模拟隧道；模拟断层靠近活动挡板一侧与试验箱体内表面之间为上盘，模拟断层远离活动挡板一侧与试验箱体内表面之间为下盘；模拟断层内模拟隧道下方设置多个串联的压敏式微爆炸装置；本发明可以真实的模拟逆断层粘滑作用下近断层地震动的发震机理，试验结果准确，并且成本低。

摘要： 本发明涉及一种近断层地震动拟合方法，包括：拟合近断层地震的反应谱函数，代入场地条件信息得到目标加速度反应谱进而求得傅里叶幅值谱；再由相位差谱模型计算相位谱并与傅里叶幅值谱结合生成拟高频加速度时程，然后对其进行迭代运算，使生成的高频加速度时程的反应谱逼近目标加速度反应谱，进而生成近断层地震动时程的高频成分；使用不同的等效速度脉冲模型生成近断层地震动时程的低频成分；计算近断层地震动时程的高频成分和低频成分叠加过程中的高低频峰值时刻，进而生成新的近断层地震动低频成分并与近断层地震动高频成分在时域上进行叠加，最终生成更符合实际情况的近断层地震动。该方法有利于更加合理、准确地模拟实际近断层地震动特性。

摘要： 一种近断层区域摩擦摆支座地震位移计算方法和系统，所述近断层区域摩擦摆支座地震位移计算方法用于计算近断层地震的安全系数，所述安全系数用于乘以仅考虑水平地震动时的支座位移D(H)以获取考虑水平地震动和竖向地震动时的支座验算位移D(H+V)。本发明构建的安全系数计算模型，只需要输入2个地震动强度参数就可以计算得到任一设定的保证率下的安全系数，计算人员只需要计算水平向地震动作用时的支座位移(即仅考虑水平地震动时的支座位移D(H))，再乘以该安全系数即可充分考虑竖向地震动的影响，为抗震计算提供帮助。

摘要： 本发明涉及一种基于改进时域叠加法的近断层地震动拟合方法。包括：确定目标加速度反应谱；求解功率谱；由功率谱计算傅里叶幅值谱并与相位谱结合生成加速度时程；对生成加速度时程判断是否非平稳进而生成初始无脉冲地震动；对初始无脉冲地震动进行低频滤波生成近断层地震动时程的高频成分；使用等效速度脉冲模型生成近断层地震动时程的低频成分；对近断层地震动时程的高频成分和低频成分在时域叠加过程中的高低频峰值时刻提出了明确定义，生成新的近断层地震动低频成分并与近断层地震动高频成分在时域上进行叠加生成原始地震动反应谱；对原始地震动反应谱采用FFT法进行调整反应谱生成更符合实际情况近断层地震动。

摘要： 本发明涉及一种基于相位谱重构的近断层地震动拟合方法。包括：对初始无脉冲地震动进行傅里叶变换生成近断层地震动傅里叶幅值谱；使用等效速度脉冲模型生成低频脉冲加速度时程；对低频脉冲加速度时程进行傅里叶变换生成近断层地震动傅里叶相位谱，将近断层地震动傅里叶幅值谱与近断层地震动傅里叶相位谱进行傅里叶逆变换生成初始脉冲地震动；对初始脉冲地震动反应谱采用FFT法进行调整反应谱生成更符合实际情况近断层地震动。

摘要： 本实用新型公开了一种模拟逆断层粘滑错动引发近断层地震动的试验装置，包括上表面开口的立方体结构试验箱体，试验箱体一侧表面下部设置活动挡板；活动挡板上方设置有向试验箱体内部延伸形成的内嵌板，活动挡板可沿内嵌板和试验箱体下表面滑动；试验箱体内设置有连通其上表面和下表面的模拟断层；试验箱体内上部设置有穿过模拟断层的模拟隧道；模拟断层靠近活动挡板一侧与试验箱体内表面之间为上盘，模拟断层远离活动挡板一侧与试验箱体内表面之间为下盘；模拟断层内模拟隧道下方设置多个串联的压敏式微爆炸装置；本实用新型可以真实的模拟逆断层粘滑作用下近断层地震动的发震机理，试验结果准确，并且成本低。