《斜入射地震波作用下大跨結構破壞機理研究》是依託南京航空航天大學，由陳少林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：斜入射地震波作用下大跨結構破壞機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳少林
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
行波效應、局部場地和土-結相互作用是引起結構有效輸入地震動空間差異的主要原因，而地震波非垂直入射是行波效應的主要物理機制。為了揭示大跨結構震害機理以及滿足性態設計對結構地震回響預測的要求，需要考慮地震波非垂直入射情形下非線性土-基礎-結構之間的動力耦合效應。現有分析方法的低效性難以勝任這一譽乃微腿大型複雜三維系統的地震回響犁說分析，使得現有研究工作集中在對結構或土體的簡化建模分析上，其分析結果滿足不了抗震設計的需要。因此，需要尋求一種高效分析方法。本項目擬發展一種解耦高效的數值分析方法，通過理巴捉閥驗論分析和數值模擬，結合實際震害資料研究強震作用下大跨結構的震害機理。主要內容包括：（1）地震波斜入射時，半無限土層非線性地震反應和散射問題的時域分析；（2）發展一種三維土-基礎-結構動力相互作用高效分析方法；（3）對有實際震害資料的大跨結構建模分析，揭示其震害機理。該研究將為大跨結構的抗震設計提供理論依據。
結題摘要
行波效應、局部場地和土-結相互作用是引起結構有效輸入地震動空間差異的主要原因，而地震波非垂直入射是行波效應的主要物理機制。為了揭示大跨結構震害機理以及滿足性態設計對結構地震回響預測的要求，需要考慮地震波非垂直入射情形下土-基礎-結構之間的動力耦合效應。現有分析方法的低效性難以勝任這一大型複雜三維系統的地震回響分析，使得現有研究工作集中在對結構或土體的簡化建模分析上，其分析結果滿足不了抗震設計的需要。因此，需要尋求一種高效分析方法。本項目發展了一種解耦高效的數值分析方法，通過理論分析和數值模擬，結合實際震害資料研究強震作用下大跨結構的震害機理。主要工作如下：（1）發展了一種半無限土體三維地震散射問題的時域分析方法，並通過解析解進行了驗證。與以往數值方法僅能考慮面內角度不同，該方法可以考慮空間入射角。（2）發展了一種三維土-基礎-結構動力相互作用高效分析方法。通過理論分析，確定了影響土結相互作用的六個無量綱參數，分別為無量綱頻率、結構與土體頌企騙的相對剛度比、結構與基礎的質量比、土體與結構的質量比、基礎寬度與結構高度比、基礎埋深與基礎寬度比。並通過大量模型的數值計算，對這些參數的影響規律進行了謎白全研究。（3）對一單跨橋樑模型進行了土-結相互作用分析，分別對SH波、P波和SV波不同空間入射角情形時的反應特徵進行了分析。結果表明非垂直入射時引起的行波效應對橋的回響影響較大，橋樑回響與地震波的入射方向和頻率有關，考察行波效應對橋樑回響的影響時，需要考慮不同的入射角。（4）採用本研究的方法，分別對一框架結構和網架結棄妹夜構進行了土結相互作用分析，並對汶川地震中高原大橋的震害進行了分析。（5）將土-結相互作用分析方法推廣到結構-土-結構相互作用分析，通過大量模型的計算分析，討論了入射波類型（SH波、P波、SV波）、入射角度、結構排列方式、基礎間距、結構相對大小對結構-土-結構相互作用的影響。結果表明凝龍漿，結構-土-結構相互作用包含對後面結構的遮擋效應和對前面結構的干涉效應。大結構受相鄰小結構的影響較小，而小結構受相鄰大結構的影響較大。在地震輸入結束後，結構一方面做自由振動，另一方面，受相鄰結構的影響，以相鄰結構的自振頻率做受迫運動。該研究將為大跨結構的抗震設計提供理論依據。
