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地震学报 2015年第3期37卷 452-462,532页

作者：王伟刘必灯刘欣杨明亮周正华防灾科技学院中国河北三河065201 北京建工土木工程有限公司中国北京100055 南京工业大学岩土工程研究所中国南京210000

2008年汶川MS8.0地震中,固定和流动地形影响台阵记录到大量主余震记录,本文通过对其均方根加速度、相对持时、频谱等要素进行分析,讨论了山体地形效应的特征及其影响因素.对于自贡西山公园地形台阵各测点的分析结果显示:该台阵山脚基岩... 详细信息

2008年汶川MS8.0地震中,固定和流动地形影响台阵记录到大量主余震记录,本文通过对其均方根加速度、相对持时、频谱等要素进行分析,讨论了山体地形效应的特征及其影响因素.对于自贡西山公园地形台阵各测点的分析结果显示:该台阵山脚基岩位置地震动的均方根加速度和相对持时明显低于山体周边土层场地和山体基岩测点;随着高程的增加,山体基岩测点的均方根加速度逐渐变大,相对持时则变化不大,傅里叶谱形状也大体一致,在2.0—5.0Hz频段内有所放大;山体周边土层场地和山体地形对于相同地震动输入中不同频段内地震动能量的放大水平不同,从而导致二者的地表地震动强度产生显著差异,且前者对地震动持时的增加更加显著.

关键词：山体地形效应强震动观测均方根加速度相对持时频谱

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山体地形效应对桥梁地震反应影响研究

山体地形效应对桥梁地震反应影响研究

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作者：齐亚坤防灾科技学院

学位级别：硕士

近几十年来,我国地震频发,尤其是西部山区,跨山体大跨桥梁作为重要的生命线工程,一旦遭到地震破坏,将会对道路交通及后续的救援工作产生重大影响,进而给社会造成不可估量的人员伤亡和经济损失。大量地震现场调查研究表明,山体地形对桥... 详细信息

近几十年来,我国地震频发,尤其是西部山区,跨山体大跨桥梁作为重要的生命线工程,一旦遭到地震破坏,将会对道路交通及后续的救援工作产生重大影响,进而给社会造成不可估量的人员伤亡和经济损失。大量地震现场调查研究表明,山体地形对桥梁震害影响明显。目前,我国重大桥梁工程的抗震设计地震动参数没有考虑地震动山体地形效应。本文基于汶川地震的余震山体地形强震动记录,研究山体地形对强震动记录的影响特征,分析地震动一致激励和非一致激励输入下,大跨连续刚构桥的动力反应,比较了两座不同墩高桥梁的动力反应,为山区重大桥梁工程的抗震设计提供参考。针对地震动山体地形效应对高墩大跨桥梁的地震反应研究,本文主要取得了如下的认识和结论:基于汶川地震后在窦圌山获得的余震强震动记录,研究地震动山体地形偏振效应。基于傅里叶谱谱比法得到的山体的自振频率呈现多阶性特征;山腰和山顶测点的质点运动位移轨迹图表明,在不同地震作用下,位移幅值的优势方位不总是发生在山体横向上,在山体走向上也有显著表现。对2个水平方向的地震动记录按照不同角度进行分解,相应的峰值加速度放大系数及傅里叶谱谱比放大系数结果表明,二者放大系数极大值对应的分解角度范围与质点运动位移轨迹图的优势方向有很好的一致性。结合地震动记录的傅里叶谱分析可知,山体地形偏振效应与输入地震动频率成分密切相关,山体在低频为主的地震动作用下容易在横向,即山体低阶振型上发生偏振;高频为主的地震动作用下,山体容易在走向,即高阶振型上发生偏振;当地震动能量在不同频段范围均比较丰富时,山体会同时产生低阶和高阶偏振效应。利用有限元软件建立了两座不同墩高的大跨连续刚构桥模型,将山体地形记录的地震动时程作为动荷载输入,分别计算了刚构桥模型在多点一致激励和非一致激励作用下,大跨高墩连续刚构桥的结构内力及位移的反应。总体来看,考虑山体地形偏振效应的非一致激励作用下,桥梁结构的动力反应更加复杂,左右墩内力反应不一致,与一致激励相比,内力有所增大,且轴力增大最明显,原因可能是山体地形对地震动的放大效应和偏振效应共同作用结果;桥墩的横桥向与纵桥向位移与一致激励相比均有所变大,但是竖向位移有所减小;对于桥梁位移,主梁的顺桥向和横桥向上均加剧了桥梁走向和横向的变形,且位移相对变化达到了19.32%,说明山体地形偏振效应不是只对桥梁横向的位移加剧,会同时在桥梁横向和走向上加剧位移的变形,桥梁竖向位移与桥墩竖向位移变化一致。因此,在进行桥梁抗震设计时,需要关注桥梁两水平向位移变化,尤其是横向位移,同时应该采用考虑了山体地形效应的地震动荷载输入。基于两座桥梁模型的非一致激励和一致激励的动力响应,进一步探讨了桥墩高度的变化对桥梁地震反应的影响特点。可以发现,桥墩的剪力会随着高度的减小而增加;左右墩弯矩变化比较复杂;对于桥墩的位移,墩高变化对桥梁的竖向位移没有影响,对于横桥向位移,随着桥墩的降低,模型1横向位移变化值远大于模型2,顺桥向位移变化较小,这是因为连续刚构桥桥墩与桥梁固结不容易发生落梁;对于桥梁主要截面的三方向位移变化,具有很好的一致性,随着墩高的降低,桥梁各方向的位移变化值均有所减小。因此,跨山体地形桥梁的桥墩高度对于桥梁动力响应具有显著影响,抗震设计时应尽量降低桥墩高度。

关键词：地震动山体地形效应高墩大跨桥梁多点激励桥梁反应

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地震动山体地形效应数值模拟研究

地震动山体地形效应数值模拟研究

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作者：张吉晗浙江大学

学位级别：硕士

西部基础设施建设对西部大开发、国防安全、维护边疆地区安全稳定及抢险救灾等具有重大战略意义。西部基础设施选址受限于场址资源,常修建于强震频发且地形复杂的群山之中。地震作用下山区地震动具有显著的山体地形效应,山体地表响应异... 详细信息

西部基础设施建设对西部大开发、国防安全、维护边疆地区安全稳定及抢险救灾等具有重大战略意义。西部基础设施选址受限于场址资源,常修建于强震频发且地形复杂的群山之中。地震作用下山区地震动具有显著的山体地形效应,山体地表响应异常,威胁山区基础设施安全。研究山体地表响应规律对山区基础设施选址及抗震设计有重要意义。山区基础设施场址区受多条断裂带控制,山区内山脉走向与断层走向夹角变化范围大,场址区与断层距离变化范围大;山区基础设施修建常需完成大工程量挖、填方,并形成高填方填筑体。本文介绍了三维地震波传播模拟的谱元法原理,建立三维山体地形数值模型,模拟逆断层点源(Mw=6.0)激发地震波在山体地形中的传播过程,研究近场条件下山脉走向与断层走向夹角变化、高填方土体对山体地表响应的影响规律,震中距变化对山体地表响应的影响规律,计算得出山脉位于近场与远场范围的分界。本文主要结论如下:(1)震源深度15km、震中距22km条件下,山脉与断层走向平行时,迎、背侧坡面相比,后者抗震设防烈度可能比前者提高一度。山脉与断层走向夹角由0变为π/2,坡面抗震设防烈度可能降低一度。迎侧坡面整体缩小水平增大,最大缩小水平约为0.5。背侧坡面整体放大水平于两者走向呈π/6角度时达最大,其最大放大水平均可达1.6以上。(2)山脉与断层走向平行,震中距与震源埋深比值△l/h5时,山脉位于远场范围内。山脉位于近场,迎侧坡面PGA小于背侧坡面PGA,迎侧坡面PGA明显缩小,背侧坡面PGA明显放大,放大系数可达1.7,坡面最高PGA出现在背侧山腰附近。山脉位于远场,两侧坡面PGA缩小,坡面最高PGA出现在山顶处,而坡面PGD明显放大,放大系数可达 1.7。(3)山脉走向与断层走向平行时,在震源深度、震中距分别为15km、30km条件下,高填方土体及其位置变化对山体地表响应影响显著。填方体坡面幅值、放大水平高,尤其是坡脚附近。山脉坡面抗震设防烈度可能降低一度。以填方体位于山脉迎侧为例,相比于填方体不存在时,坡面最高响应、最高放大水平增幅逾30%、20%。与填方体位于山脉背侧相比,填方体位于山脉迎侧时,填方体坡面响应水平更高,其坡脚附近出现的响应幅值最大值增幅可达50%。

关键词：山体地形效应山脉与断层走向夹角震中距高填方土体谱元法异常响应

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地震动的山体地形效应

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国际地震动态 2012年第3期33卷 37-38页

作者：王伟中国地震局工程力学研究所哈尔滨150080 防灾科技学院燕郊065201

地震动的山体地形效应问题属于局部场地条件对地震动的影响范畴。汶川地震之后，记录到了大量主、余震山体地震动记录，结合“明灯一号”人工爆破山体地形地震动记录以及汶川地震震后现场与地形效应相关的震害调查资料，本文对地震动的... 详细信息

地震动的山体地形效应问题属于局部场地条件对地震动的影响范畴。汶川地震之后，记录到了大量主、余震山体地震动记录，结合“明灯一号”人工爆破山体地形地震动记录以及汶川地震震后现场与地形效应相关的震害调查资料，本文对地震动的山体地形效应进行了详细的分析研究，取得了一些认识和结论。

关键词：山体地形效应覆盖土层均方根反应谱谱比方法地震影响系数偏振效应斜入射

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山脉震中距对地震动山体地形效应影响研究

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低温建筑技术 2018年第6期40卷 115-118页

作者：张吉晗浙江大学建筑工程学院杭州310058

地震动山体地形效应易加重山区震害,威胁山区基础设施安全,研究山脉震中距对山体地形效应的影响对山区基础设施建设有重要意义。基于谱元法,定量研究山脉与断层走向平行时,山脉震中距与震源埋深比值改变对山体地表响应的影响。结果表明:... 详细信息

地震动山体地形效应易加重山区震害,威胁山区基础设施安全,研究山脉震中距对山体地形效应的影响对山区基础设施建设有重要意义。基于谱元法,定量研究山脉与断层走向平行时,山脉震中距与震源埋深比值改变对山体地表响应的影响。结果表明:(1)0<△l/h<5时,迎侧坡面PGA小于背侧坡面PGA,坡面PGA放大系数可达1.7。△l/h≥5时,坡面PGA呈明显缩小现象;(2)△l/h≥5时,坡面PGD与PGA响应规律有明显差异,坡面PGD出现明显放大现象,PGD放大系数最大可达1.7。

关键词：山体地形效应山脉震中距谱元法坡面响应放大系数

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