硕士论文开题-桥梁与隧道工程..docVIP

西 南 交 通 大 学 硕 士 研 究 生 选 题 报 告 姓 名 学 号 导师姓名 职 称 专 业 桥梁与隧道工程 研究方向 桥梁设计理论 题 目 2013年 12 月 20 日 选 题 报 告 主 要 内 容 1、 课题的研究意义、国内外现状分析 1）研究意义 我国是一个多地震的国家,地震给我国人民带来的灾难尤为严重,唐山地震(1976)、集集地震(1999)、汶川地震(2008)和玉树地震(2010)等大地震不仅给我们赖以生存的环境造成了很大的破坏，还掠夺了我们几十万同胞的宝贵生命。我国境内的地震带及地震断层众多,许多城市就位于断层附近或地震带中,一些大型工程结构也常横跨断层。在基础设施总体上抗震能力相对较低的那些城市和人口密集地区附近一旦发生强烈地震,经济损失和人员伤亡都将会十分惨重。因此,深入研究近断层地震动的特性,以及在工程结构抗震和减隔震设计中考虑其影响,在我国有着重要的现实意义。 从1971年美国圣·费尔南多地震以来,近断层地震动的巨大破坏事实给国际抗震界提出了新的挑战。由于强震仪的大量设置，到目前为止获得了部分高质量的近断层强震记录（Chi-Chi, Whittier Narrows，Northridge，Coyote Lake，Imperial Valley）。从近断层强震记录分析得出近场地震具有方向性效应、永久地面位移，竖向加速度较大等特点。鉴于近场地震动与远场地震动有很明显的不同，现行的抗震设计方法不能很好的运用在近场抗震设计，为了满足工程设计需要，有必要从近场强震记录中找出对结构影响显著的因素并模拟出具有这些特征的设计地震动,为近场抗震设计提供借鉴。 根据文献可知，近断层地震中对结构影响最显著的是由向前方向性和永久位移引起的速度脉冲[1]，向前方向性效应引起的地面运动是一个双侧往复形式的动力振动过程, 其速度时程表现为大幅值、长周期、短持时的强脉冲形式。导致了近断层脉冲型地面运动的反应谱与远场地面运动反应谱之间存在着比较显著的差异。近断层脉冲型地面运动对中、长周期结构(例如大跨桥梁、减震结构、隔震结构等) 可能会产生比较大的破坏。永久地面位移造成的速度时程表现为单侧或者偏向单侧的脉冲形式，其位移时程表现为单侧阶跃型脉冲。一般认为, 永久地面位移运动是一个拟静力变形过程，其频率比向前方向性脉冲的频率要小得多。但由于实际的脉冲型地震记录数量有限以及对工程结构分析的需要，有必要建立一套针对工程设计人员的近断层脉冲型地震动的模拟方法, 以便快速地得到能够应用于工程结构时程分析的脉冲型时程。 2）研究现状 近断层地震动特性 以往研究表明：速度脉冲是近断层地震动的一个显著特征，也是造成近断层区域建筑物严重破坏的主要原因。国外很多学者对脉冲产生的机理进行了深入研究，发现速度脉冲的产生及大小不但跟断层机制、断裂速度、震级等地震本身参数有关，还跟断层距、地震发生的场地类别有关。产生速度脉冲的因素虽然很多,但主要因素是由断裂机制和断裂扩散方向决定的向前方向性效应和由断层滑移方向引起的永久地面位移效应。 除了速度脉冲以外，近断层地震动还有其他显著特点。Jonathan D.Bray等[2]为了更好地描述近断层地震动特点，提出了一个简化系数，该系数是脉冲振幅、周期及速度时程中典型速度脉冲个数的函数，并且发现PGV随震级、断层距和场地类别的变化而变化，指出近断层地面运动的方向性效应导致地震波能量主要集中在脉冲持时阶段。G-Q.Wang等[3]对台湾集集地震中近断层地面运动的加速度峰值、速度峰值、位移峰值和地面运动持时等特点进行了研究，发现近断层地面运动受断层距、断层破裂方向、场地类别等因素的影响；断层破裂方向导致水平两方向地面运动峰值不同，但是对地面运动持时影响不明显；并且再次得出速度脉冲效应和永久地面位移效应是该次地震近断层地面运动的最显著特征。刘启方,袁一凡等[4]对近断层地震动的基本特性做了详细分析，提出了近断层地震动的一些基本特征：近断层地震动的集中性、地表破裂、地面永久变形、破裂的方向性效应、近断层速度大脉冲和上盘效应。 近断层地震动的模拟 为了更好地模拟具有速度脉冲效应的近断层地震，国内外很多学者致力于对简化速度脉冲模型的研究。Somerville把脉冲考虑为冲击的影响，用简化脉冲来考虑近断层地震动对结构的影响，并提出一个回归公式，利用该公式将脉冲周期、脉冲峰值、震级和断层距等因素联系起来。Alavi和Krawinkler对some