论-扭转反应谱特征周期影响因素分析
低
温
建筑
技术
2 1 5年第0 O期l( 第 总 20 8期)
D OI: 01 . 1 39 05 / j .cn ki . dw j z 2. 0 5 1.1 0 0. 1 9
扭转 反 应谱 征 特 周期 影响因素分 析郭
剑虹 ,赵 伟 世
( .上1海范师大学 建工筑学 程。院上 海 20 1 41 8; 2同济.学结构m大与程防研究所灾 上, 海20 0 0 9) 2
【
摘】 选取 I 类、 要 类和 Ⅲ类场地Ⅱ的 2 5 个 震 台站地记 录转按 分动量 和 平动 分量的 关系成扭 转分 生 量
,再
计扭算反转谱应 的特周征期。 其进对统 行计分析 , 结果 表 :明场 对地转动分量 的特征 周 期的影 响最为明显 ; 场
地软 ,越特 周征期大越 ;震 距中越 , 大征特期周越大 , 但 是随震 中 的增大距, 其变幅度化小很 。
【键词 】 场关地型 类 扭转;反谱应; 特 征周期
【
中图分类号】 T U 4 7 . 1 5
【文献标 识】 B码
【
文章编 号 1】 001 — 68 4 6 2( 01 5 1)0 — 0 04 —4 0 3
AANLY EZ N oI N LFUECEN FACTRS O FO HTE C
AHACRTREI S TI CAL PE RIOD O TFH EToR SI oNAL R S EoNSEP SECPRTU
MG
O U J ai nh—o n g ,Z AOH S hi w e — i
(1 .C ol le e og f C vii lE n g i , .S ah g hn ai o Nr aml Un i v. S,h n agh a i 2 0 1 1 4,8 C h in ;
a 2 S rtu c utr a l E ng ia.n d D is a s t er r Pe e vnt i on R e se a r c h I n s t i t t eu, To n g ji U n vi. S, h n g ha ai 2 0 0 0 9 , 2Ch i n a) Ab
st r a ct: h T se i es im c rec o d sr fo 52 s t a ti on s a tCl a ss I .I I an d 11 s i t e i n Wen hcu na rae se l e ct e d i n t h
epa p e r T.he to s r o in al c mo o p e n nt is c a l c u l t e ad a c c ro di n g
to t he erl a ti o n s h i p be t we e n t r n sal at io n c op om — n e n t a d n ro t at i o n a l co mp one nt , a snd t he n t he hca r a tce r sit ic al p eo ̄ d o ft h e to r s i o a nl er p o nss e s p c etr u m is
o
b at in e d b y ht e r ela t iv e t he r oy. I t is s ta t i ts ic a ll ya n a lyz e d n a d th e r e u s lts sh o t hw at t eh mo s p t ro mi e nnt in -lf u n ce e o n the e h a a r tce r i s t i cl a p e o rid is i ste , t h es of t e r t h e i tse , t eh g era te r t h e c h a rac te ri t sic l ap e i r o d, t
he gr a et er t h e pei c en r t a l di s ta nc e,th e bi gge r h et ch ar a c et r i s t i cl a pe ir o d .l A ong w ti h th e i n c r a ese o f t he pei c e n tr l da i tsa n c e, i t s a mp l it ude v a y rs v e ry sa ml 1. K e wyor sd s i: t c ela s s i f i c tai on; t o r i o sa l n r e s p on s e s p e c tr u m; ch ra a t e r i sc t icl pea i ord
随着 型 复杂结大 构以及 核 电站等 重 工要程 的 不
记录,
级 大小相 震同 , 考 不该 因素 虑;场地 盖 土覆厚
层涌断现 ,从确安全保的角度 出发 ,需要 考 虑 地动扭转震
分对 结构的影响。量 于缺乏实 由 际的转动分 量记 录 , 从 工程应用 出发何 较如 地 估计 好 转反扭 谱 应显 非得 常必 要,因而 成为 了 一 比较重个 要的课题 ¨ 特征。
周 是确定抗期震设反应计 谱一的重要个参 数在转动。
度
与震地传播波 关有
,震 距 与衰减 关中有系关 , 因此 两个 这影因素响常重非要 ;记 录峰 值对 应 反谱的影 响 尚
处于研究 阶 。段 在述 上究 研景下 背, 本选 取文 I类 Ⅱ类和 、类场Ⅲ 地 的 2上5 个地 震台 记站录 计扭算转 反应 谱 特的征 周
反应谱
特 周期征研究 的料不资 充够分 情的 况 , 由下 广义于 自由单度扭 转运 动方 和程 单自 由度平 动运 动 方程一 致, 据运动根程一方致则应反谱果一致结 , 文 借中 助 动反应谱平特 周征 期的究 方研法来 分析 转 反 应动
谱 特的征周期 。
期, 并按场
地类型 、震 中距、 场地 覆盖 土层厚 度和 扭
分转峰量对值进其行计统分析。2 0 8年 0月5 12日 1 4 点2 分8, 我在 国J 四I【 发生省 震了级 为 M 8 .的特0 大地 震 选用。川地汶震记 录两有 方 面的原因 其: 一从 是 震
实后际害灾情来况 看 ,转与动关有 现的 象比普较 遍 ,因
此其研究用地震 动扭转 量分及 其 应对的反应 谱 具有
一平动
应反谱征周 特期 影的响 素因 很多, 如 源震 性特、震 级小大、 场地 盖土层覆 度 厚、 震中距离传 播 途径 和方位 以 场地 及条等 件等 。 。。在这 影些 响素因 , 中
级大 小震、 震 中距离 和场 条地件对 相容考虑易 ,时是 同
定的 代表性 ;其二是 在统 分计析 地震扭动转 分量 时
消除震机源制原等因 地震对动 扭转分 的量影响。研在 究平 动反 谱应 时 场, 条件地是非 常重要 的 一 个影响因
。根素场据条件和地 震源制机 这方 面两 因 素,文 选中 取 了2 5个震地台 记 录。
站要主的影响因素。我 国抗 设计规震范定规主考要这虑 三 个因的素 响影。中所文 选的取地震记录汶川地震为 [
基项金 目] 上 海师范学科在研金基 项(目S K2 0 3 141 )
郭
剑等虹 :转扭应谱特征周反期影响 因分素
析45
1 征周 期特计算 型 模 由”设反计谱特应征 周 的定义 ( 加期 度控速段 与 制速控制段度 的 分界周 期 ,)可 得:
Sv T = 2  ̄ g,
』
gZ霄
—EP — A
z
式中 ,E P , E P 分别为A有效峰值速度 有 和峰效值
加 速 度。
m
 ̄
由上所述 , 中扭文转 分量 应谱反( 下 以反的应谱 均 指 动分 量转 反谱 应)的特 周征 的期 算 步计骤如 下 :
中式 , 特为 征周期 ; vS, 一为 某 条 扭转 加速度 时
程应 对的速度反应 谱 . ; 。 …s为某 条扭 转加速度 时 对程 应 的绝对 加度速 反应谱
。 实际上同一强 震记录 的速 度反 应 谱 加 和速度反 应 谱最大值 对应所的结 构周期 并不一 致, 因此 算计时 采用 值 峰度 速和峰值 加 速 度 所 表 达两 个 的应反 峰值 点并 合 不 适,采 用某周一 范期 内围的平 均是值一 种 可 的方法 。行有者学有用效值峰度 和有速 峰值加效速 度来表 特征示期 周, 见式 下: 表1
①据 平根记 动和录 转动记 录 的 关 系 计算得 对到应 的
转扭 量分¨ ; 按②照结动构 力理论计学算其度谱速 和 绝 加对速谱度; ③ 按 式( )2 计 特算征周 。根期 据上 述个三 骤 ,步采 用m t al a 编b程, 得到 征 特期 周。 2 征周期的特计结果算 为节省篇 ,幅省 各去 个台站的基情本况 ( 可在 1表
—
中获得 5)。对 所选 台站按述上 骤计 步算, 可 得各 个
台
的特征站期 周, 见 1 表。
s
各
台 站的特周征
期
由表1中 看, 出I 类 场上 反应地谱特 征 周 期 分布 0 . 在5 0~. 6 s 之 间; Ⅱ类 场地上反 应 特 征谱周期分 布
0 .在4 ~0 . 7s 之, 间部大 集 分在 0 . 5—中0 . 7s 的区
表2 间
类三场特征地周期的 计统情况
内
;1 1 I类地上反场应谱 特 征期 分周 在布0 . 5~ .11 s 之 间 。Ⅲ类 场特征周地 的期分 布间最区大 。I 类场地 分 布区间较小, 也许适 当增 大 震地 记录样这 的情况会 发 生 改变。郭小云在等研究川地汶区 平动应反 谱时指 其 出特周期有下列特 点征 I :类 场上地 应 反谱 特周征
分期 布在 0 .2 ~3. 4 s 之, 间要 集 主在 0 .中2— 0 . 5 s的区 间 ; I 1 内类地 上 反应场谱 征 周 特分 布期 在0 .2~ 3 .4 s从 2 列 出的特征表 周均期 看 值 出,I 类地场 和 Ⅱ 类场 地均值较为接的 近 1 ;1 I类 地场平均特周期征大 最 。
之 间 ,大部集 分中 在0. —21 . 0 s的区 间内 ,小 部分分 布在 1.0~ 3 。4 s 的区 间; Ⅲ类场 地 上反应 谱 特周征 期分 布在 0 . ~5 .3 4s 之间 。 将文 中得到 的 转 反应扭
谱由各
类地特场周征期 统计变异系数 可 以看出 , Ⅱ类场 地扭 转应谱数量最多反, 变异系数 小最 , 明说该场地 的上应反 特征值 离散性谱比 小较 ;类Ⅲ场地 转扭 反应谱 特 征周 期 异 变系数 最 , 其大 散性离最 。总 体 来大看
特 征周期与 文 [ 13 得] 到 结的 论比 较,可 发以现 扭:转
特周征期相对 来值离说散
性小 ; 同场类地 特的 征期周
比相,扭 转征 周特分布期间区较 小, 且特征期周的上 限 小于平远 特动 征期。周 3 特 征周期统计分析 的3 1. 不同 场地对特 征期周的响影
(均 ) ,值随着 场地 变 软 ,扭 转加 速反 应度谱 征特 期周 增 大
这 。和 平动应反 谱征特周期的究结研果一 致
。
. 3 2 Ⅱ 类场地 震中距对特 征期周影响 的
研究指 者出地震 频 动谱周期 的 然自对 数 与层断
之 间距存在线性 关系 u同。覆盖土 层厚度 对特征周
温低
建
筑
技
术
20 1 5 第 1年O期 (总 2第0 期)
8
期影响的样一, 文中 择选 Ⅱ场地 震类中 距分 析其对特 周期的影征响。 1给出图震 中距 了和特征周期分布 的 系。关对图上进行线性拟合 ,得到者之两的间 系为 : 关
Ln( T s= 一)0 . 6 47 + 3一 . 0 0 0 4 R1 (3 )
式中, 尺 为 中震 距由图 1。可知 , 特征 周 随震期中 的增距加而慢缓增加 ,得 这和扭 转应谱反 的场地 特
周征值期遍普小较关 。有 3 . 3 扭转分量峰值对征周特 期影的响 根平动据反应谱, 地震记 峰录值对 应反谱有 一定 的响影 。扭按 转 量分的 峰值 特对 征周期进 行统计 分 析 结果,见表 3 。表
3震
中 /距 k
m图 特1 征 周期和震 距中 的关系
台 各 站 扭 转分 量 峰的值 即对 应 的 征特周 期
s
暴,眠 卓 }
由
表 可3知: 当 转 分扭量 峰小值于0 . 01r ad / s ,特
征 期在周 0.5—1 . 1 s 范围变 化 当;扭转 分 量 值 大于 峰0 . 0 1
a dr /s , 时征 周特 期 在 .04 0~ . 7 s 之间变化 。特
参
考文 献
[ 1 ] Ze b a t y, Z m . T uto ri l ao n s u r f c e ar o ta ti ons f orm w a v e pas s a eg e f f cet s: st o ch a s t i c s p ec t r um a pp r o a hc [J ] . B u ll S ei mso l , S o c . Am ,
9。9n o. 2B , 0 140— 1 04 9 .
征期周的两 个变 化 围范部是 分合重 的, 此由推 断 ,地震 动值峰 与特周期 之间征相关 性可 能 明不 显, 这平与 动 应反 谱的有关结 论 一不。峰值对 特征周 致的期 响可影
能 需进要一步 究分研 。
4 结析语
[2 ] K a l k n ,aE
na dV,G r a i z r .e C uop l e d t il t a dn t ra snl t iao n la g r o un d mo t o in re po n e s sp e ct ar [ J ] S t.r ut . e ng.1 3,3n O . 5 6 0 ,96 ~19 . [3 ] K a l kan , E a n d , G rVa i z e r .M lut i— c om o pn n e t g r o un d m o t oi nr eson ps e
s epc t r a f o r t e h c u pol e d o rhi z on t a l v e r t ci al a n d n g au lm' a cc e e rla it on s
文中选
不取同地场2 5 个台 站记 按 有录 关理论的
得 到转反扭应 的谱特周征 , 期并其进对行 了计统析 , 分
得出 以下 的认和结论识: (1 ) 地场软 ,越 征周特期越长 这 和,平反 动应谱 特征的周 期结论的是一致 的。 (2 ) 扭转 应反的谱特周 征期震随 距中的增 而加
d na t il t [J ]. I EST , , E Ja t rh q. T e c h no 1. 44, n .O 1,2 59— 2 4 8.
[ 4 ] 王君杰 江近仁 ., 地震旋动分 量转反应 谱的估 [ J计 ].地 震工
程 与程振工 动,1 9 9 3, ( 3) : 9 — 18. [ 5 ] 锡周 ,元 齐 辉 徐, .平级 、震震 距中和地场 件条反应对 特性谱 响 影的统分计 [析J ] . 北京 工业学大报 ,学 2 006 ,( 2 : )7一l 3 [ 6] 徐 军龙 谢礼,立 .集集震地地 震动 反谱应一统 性 [ 特 ]J . 尔
哈工滨 业 学大 报, 2 0 0,5 37 ( s) :2 52 —22 8 .
缓慢的增加 , 文中 出了给具 的体减衰 关。
( 系3) 根 据平 动 反应谱特征 周期 研的究结 论,覆
[7 ] 吴 健, 高 潭孟 .场 地相 关设 计反应 谱特 周征 期统的 汁分析 [ J] . 中地国震 2. 00 4 , 0 (2 3 ): 6 32— 36 9 .
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盖
层土厚度 和 震地动 转动分 量值 峰是两个 要重 影 的响因 素。然 而扭对 转反谱 的应特 征周 而言期 , 有 没明
显成 的统立规计 , 律能可需要进
一步的究 。研
彭剑涛 :等 梁主 对 桥墩 地 震 响 的应影响
4
7
O I : 1 0 .D 31 9 0 /5 .jc n k i d.w j z .2 0 15. 10 .0 2 0
梁主对 桥墩 震地响应 的 影响
彭 剑涛 , 杨福 , 宁明晓 骏 (
昆 明理工 学建大 工筑程学院 。 昆 6明 50 5 0) 0
【
摘
】 对要地于震 的桥梁结构中来说 , 桥 墩第 一间时把地 震振动用传到 主作 梁 ,同桥时 墩也是桥梁结 中 构
极易 受的损构件 而,主梁质分量在布震 作地 用下产所生 的振 动响应 对墩桥 成造了很大 作 的影 用响通。 过建立全 桥
算计 模型全和 桥中的个桥 墩计算单型 模,采 用多 振型 应谱反 分析 法方, 进 行 E 1地震 作用下 的 地震 响 应计分 析 算研。 究表质量大且分明 布集密的 主梁通支过座 限制 了桥 在墩 地震作 用下 摆 的动度幅, 从 而使 全得下 的桥桥墩 墩底 内值 比力单个墩 桥的力内 小很多值。
关【词键】 多振型反 谱 ;应地震 响应; 量质分布 【中图分号】 T U 类3 1 . 1 3 【献文识标】 码B
文【章号编 】 1 001 — 6 68 ( 2 4 015 ) 1 0— 00 4 — 703
T EH I F N LUE N EC O F M I A GIN RD E RO N H ET EA T RH QUA KE R E S P ON SE OF T H E B R I GE DPI E R
P E
NG J i an — a o ,t YAN G Mi n g— f u , N IN G X ia o j u-
n(F ac u l t y of C vi il n E g .a ind A r c h ite c t ure , u m iKn gU n i v .of S i c en ce na d T e c h nol o g y ,K un m i gn 6 5 0 50 0 ,C h in ) a
Abs t ra c :t Fo r t he b i r dg e t sr c ut ur e i n th e e art h qu a k , t hee e a rth uq a ke s en t t he iv br a ti o n t o ma n i g i dr—
er t a t h ef i s tr t i me , a t t h e asme ti m e b i d g er p i e ri s da am a eg d ae isl y c o m
p noe n t q, ua l ity o t h fe m a in g ir ed r
d si ti r bu tio n p r od uc e d by t h e v ib r a ti no r s peo n s e nud r es ei s im c a c ti on h a v e a l ot o f e e f tcs n o the p ier . y B e
s a b lt s ihi n g t e h c alc u l a t io n om edl o tf h e w o hl e b i rdg e a dn t h e c a c ul lat i o n om del o f a i sngl e bi dr ge pi re, u s in g t h me te ohd o f mul t i m—o da l ers p o n s e s p e c rtu ma nl a s i y ,s het sei s m c r i e sp n so a n ly a es is fo E一
1
aeth r uqa k e i s c ar i r e do u .t Th e r es e rac h h s wos h at g rte a t q ua l i ty an d di s t irb u ti no— i n te n s iv e gi r d e r s t h oru h g b e ai r gn e srt i c t r si wn g o f b id gr pe ei r un de r aer t h q auk e S, O as t o amk ei n et a ml f o r c e va l e u i tn h eb tot om o f p i e r fo th e w ho l e i rb g d pe eir i s f r a e ls s t h a n a si ng l e b i r dg e p i e r . K y wo red s mu l t :i — mo d a l r e sp o ns e s ep t rcu m;e a t r hq u k e a r e pso n e;sm a s d s is t r i but i on
地震是 于地 由壳运动 形而成的 振 动 ,是一种 破 坏
于桥墩入地嵌表面球 ,部结上构量大质, 且分布相对 集 中 ,根据量守能 的恒 原 则, 地震 给桥输梁 的 量能 大 ,越 主
梁产 的生移越 位大 ,基 于此 理 原 在E , 地l震(弹 性 阶 段 ) 作下用 ,震 振地 能量动 小, 主 梁振 幅的小 , 从 而 限 制 了桥 的墩振动位移。 在一般非则规梁 桥的弹性抗 震算分计时 , 多析情况 下是建数立全桥 计 模算型进 行 计算 研分究的 析 而在 , E1 震 地 (性弹阶 段 )用作下 ,
极力 大的自然灾 害桥梁结 。是构一种由 部结下直构 作接于地球用 面而表 支 撑起上 部结构 以便 跨 越障碍 物
来持保 行通的工 程结 构 …。 下而部 构结 一般 的是指
墩构桥件, 桥 墩在桥梁构结之 起 到中了 “承上下 启 ”的 用 , 它把作上结部构 所作用 的全 部力 递到传 球表地面 , 上从而 使上部构 结交通为运 输提更供好 的 务服。 由 [
基金项目 ]南省云自 科学基金 然(2 009 D C 3 04 )
[
9] 悦军吕 彭,艳 菊 兰,岩景 ,等 场地. 条对地件 动参 数震响 影的
【 13 ]郭晓 云 .汶川反应研谱究[ J ] 国际.震地动态 , 20 12, ( 4 ): 4 6—
84 .
键关 问 [题 J] 震灾防御技术. 2,0 0 ,83 ( 2): 1 6—2 1 3 .6 [10 ]刘文 锋 ,兴潘付, 于兴 .振反 应特征周谱的期统计析分[ J ] . 青
理岛大工学学报, 20 9, 300 5 )( 1:— . 7 [ 1 1 ]郭晓云 ,景薄山 ,张宇 东. 抗震设计应 谱反标 定的方法 [J . 世
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7
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[者作简] 郭介剑 虹 1 (97 8 一 ),男, 山西汾 阳人 , 在 读士 博 , 讲
师 研,方 向: 结构究控 。制