【摘要】：大跨結構的地震響應是一個復雜的科學問題,它涉及場地輸入地震動、場地地震反應分析和結構地震反應分析,本文圍繞這3個環(huán)節(jié)開展了研究工作。這一研究對于建立簡單、實用的場地地震動輸入、場地地震反應分析方法和結構地震反應分析方法具有一定的參考價值。本文針對上述課題進行了系統(tǒng)研究,取得了以下研究成果：1.基于幾何學仿射原理,將地震動衰減橢圓與潛在震源區(qū)凸多邊形相交面積的計算算法轉化為易于程序化編程的圓與凸多邊形相交面積的計算算法,在保證精度的前提下大幅減少了編程工作量,提高了計算效率,改進了地震危險性分析計算程序,并給出了某場點的地震危險性分析的計算實例,為場地地震反應分析提供了高效、實用的地震動輸入。2.針對傳統(tǒng)一維等效線性化方法在強地震動作用下對厚軟場地進行土層反應分析計算時高頻響應被低估、峰值加速度偏低的缺點,提出用移動平均線來確定應變譜,并用Parzen's譜窗平滑應變譜曲線,然后引入彈性閥值理論,建立了考慮彈性閥值理論的頻率相關等效線性化方法。通過與具有實測強震記錄的厚軟場地進行對比分析,結果表明此方法比傳統(tǒng)一維等效線性化方法能更有效的模擬地震波高頻成分在厚軟覆蓋層場地中的傳播規(guī)律,同時揭示了傳統(tǒng)一維等效線性化方法在分析厚軟場地土層地震反應時存在較大的誤差,為確定此類場地設計地震動參數(shù)提供了依據(jù)。3.基于地震波斜入射下成層彈性半空間頻域求解方法和等效線性化理論,推導了地震波斜入射情況下二維等效剪應變求解公式,提出了一種地震波斜入射時二維水平成層介質(zhì)的非線性地震反應分析方法。它將一維土層地震反應分析等效線性化方法拓展到二維土層地震反應分析中,建立了二維土層地震反應分析的等效線性化方法。對某二維水平成層場地地震波斜入射(SH波、SV波和P波)時的非線性地震反應進行了計算分析,揭示了成層介質(zhì)場地地震反應隨入射角變化而變化的規(guī)律。4.基于地震波斜入射下二維等效線性化方法和多源疊加粘彈性人工邊界理論,建立了能同時考慮場地非線性、地形效應和土-結構動力相互作用的大跨結構動力反應分析計算方法。5.用上述建立的地震反應分析方法,利用ANSYS有限元軟件對某連續(xù)剛構橋進行了SV波和P波斜入射下動力反應的計算分析。計算了考慮場地非線性情況下不同入射角、不同地形和不同場地剛度工況下連續(xù)剛構橋的動力響應,總結了連續(xù)剛構橋的動力響應隨上述因素變化而變化的規(guī)律；同時計算了不考慮場地非線性情況下連續(xù)剛構橋的動力響應,并和考慮場地場地非線性的情況進行了對比分析。
[Abstract]:The seismic response of long-span structures is a complex scientific problem, which involves ground motion input, site seismic response analysis and structural seismic response analysis. This study has certain reference value for the establishment of simple and practical ground motion input, site seismic response analysis method and structural seismic response analysis method. This paper has carried on the systematic research to the above topic, obtained the following research results: 1. Based on the geometric affine principle, the algorithm for calculating the intersection area between the attenuated ellipse of ground motion and the convex polygon in the potential source region is transformed into an algorithm for calculating the intersecting area between the circle and the convex polygon, which is easy to program. On the premise of ensuring precision, the programming workload is greatly reduced, the calculation efficiency is improved, the calculation program of seismic hazard analysis is improved, and the calculation example of seismic hazard analysis at a certain site is given. For site seismic response analysis to provide an efficient, practical ground motion input. 2. In view of the shortcoming of the traditional one-dimensional equivalent linearization method that the high frequency response is underestimated and the peak acceleration is low, the moving average line is used to determine the strain spectrum. The strain spectrum curve is smoothed by the Parzen's window, and then the elastic threshold theory is introduced to establish the equivalent linearization method of frequency correlation considering the elastic threshold theory. The results show that the method is more effective than the traditional one-dimensional equivalent linearization method in simulating the propagation law of high frequency components of seismic wave in thick soft overburden ground by comparing with the thick soft site with measured strong earthquake records, and the results show that the proposed method is more effective than the traditional one-dimensional equivalent linearization method. At the same time, it is revealed that the traditional one-dimensional equivalent linearization method has a large error in analyzing the seismic response of thick and soft soil layers, which provides a basis for determining the design ground motion parameters of this kind of site. Based on the frequency-domain solution method and equivalent linearization theory of stratified elastic half-space under oblique incidence of seismic waves, a two-dimensional equivalent shear strain solution formula for oblique incidence of seismic waves is derived. A nonlinear seismic response analysis method for two-dimensional horizontal stratified media with oblique incidence of seismic waves is presented. The equivalent linearization method of seismic response analysis of one-dimensional soil layer is extended to the seismic response analysis of two-dimensional soil layer, and the equivalent linearization method of seismic response analysis of two-dimensional soil layer is established. The nonlinear seismic response of a two-dimensional horizontal stratified ground seismic wave with oblique incidence (SH wave, SV wave and P wave) is calculated and analyzed, and the variation of seismic response with incident angle in stratified medium is revealed. 4. Based on the two-dimension equivalent linearization method for oblique incidence of seismic waves and the theory of multi-source superimposed viscoelastic artificial boundary, the nonlinear field can be considered at the same time. Analysis and calculation method for dynamic response of large span structures with topographic effect and soil-structure dynamic interaction. 5. The dynamic response of a continuous rigid frame bridge under the oblique incidence of SV wave and P wave is calculated and analyzed by ANSYS finite element software using the seismic response analysis method established above. The dynamic responses of continuous rigid frame bridges with different incident angles, different terrain and different site stiffness are calculated, and the dynamic responses of continuous rigid frame bridges are summarized. At the same time, the dynamic response of continuous rigid frame bridge without considering site nonlinearity is calculated and compared with that of considering site nonlinearity.
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU435;U442.55

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本文編號：2293771