Page 286 - 《振动工程学报》2025年第8期

1926 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

篇幅，验证模型、相关参数及验证情况在此不再赘述。 边跨主梁高度为 4.5~14.5 m。墩高分别为 68、120、
120 和 68 m，墩 1 、2 、3 、4 底图部支承点分别记为
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3 算 例 A、B、C、D，均位于峡谷侧壁，桥墩及主梁截面尺寸
及配筋情况如图 3 所示。
3. 1 震源和场地参数 基于 OpenSees 建立桥梁有限元模型（图 4），参
考已有研究 ［8，16］ ，采用弹性梁柱单元模拟主梁，未考虑
本文考虑有限断层震源参数和局部场地参数对
主梁材料塑性。由于高墩可能进入塑性且以弯曲破
近断层峡谷场地大跨高墩刚构桥地震响应的影响，
坏为主 ［34］ ，采用基于位移的非线性纤维梁柱单元 ［31］ 模
设定震级 M S =6.1，表 1 给出了参数概率分布、均值、
拟桥墩，主梁与桥墩有限单元尺寸均取为 2 m。主梁
标准差和上、下界，其中各参数上、下界对应置信度
弹性模量、密度分别取为36.0 GPa和2600 kg/m ，桥墩
3
均为 90% 和 10%。断层倾角、震源深度、应力降、断
钢筋和混凝土材料分别采用 Steel02 和 Concrete01
层长度因子和宽度因子、kappa 因子概率分布和统计
本构模型，具体材料参数如表 2 所示。主梁和主墩
矩 与 文 献［32］一 致 。 其 中 ，断 层 倾 角 、震 源 深 度 、
采用刚性链杆连接，主梁和边墩间支座采用零长度
kappa 因子主要参考了四川地区调查资料和历史地
单元模拟 ［31］ ，支座材料采用双线性本构模型，初始刚
震数据；应力参数控制合成震源谱幅值，主要参考了
［8］
度为 105 kN/m，屈服力为 300 kN 。由于半空间剪
川滇地区应力降统计数据；断层长度因子和宽度因
切波速较高，忽略了桩土相互作用，从墩底（承台顶）
子影响断层破裂面尺寸，破裂面长度、宽度一般由矩
截断，且在墩底处固结。
震级和断层长宽比经验关系式确定，此处断层长度
当桥墩处于有水环境时，水层对地震波传播产
因子、宽度因子为经验关系求解所得破裂长度、宽度
生影响，已在地震动传递函数中考虑；同时，地震动
均值后的修正因子。
作用下桥梁存在墩‑水流固耦合作用，需考虑地震动
此外，震中距取为 5~15 km，研究桥址属于近断
水压力影响，由于桥墩弹性变形引起的附加质量对
层区域，以剪切波速考虑不同场地介质，同时考虑不
桥墩响应影响较小，因此仅考虑其刚性位移引起的
同蓄水情况导致的不同水深；三者与实际场地条件有
附加质量 ［30］ ，空心矩形截面桥墩外、内附加质量简化
关，认为满足均匀分布。其他参数取为定值，包括：矩
方程可表示为 ［30］ ：
震级 M w =6.1，震源介质密度为 2800 kg/m 、动破裂面
3
m out ( z )= ρ w D W out a 1 ·
out
比例为 50%，根据经验关系 ［33］ ，修正前破裂面长度和
ì
ùü
é
ê ê
ú ú
宽度分别为 16.5 和 7.7 km；破裂速度、持时模型、品质 í1.08 - z exp êê a 2 ( z - 1 )úú ý ·K 1 （16）
因子和几何扩散模型等关键参数参考文献［23］。 î h ë h û þ
in
in
in
m ( z )= ρ w D W b 1 ·
3. 2 桥梁模型与参数
ì z é ê ê z ùü
ú ú
íc - exp êê b 2 K 2 ( - 1 )úú ý （17）
以某近断层峡谷场地大跨高墩刚构桥（图 3）为 î h ë h û þ
例 开 展 分 析 ，考 虑 多 维 多 点 地 震 动 输 入 ，其 中 SV 式中，ρ w 为水层密度；h 为水深；z 为附加质量作用点
波、P 波入射分别产生纵桥向、竖向地震动（x 轴、z 与水底的距离；D 和 W 分别为桥墩横截面的外部
out
out
轴），SH 波入射主要引起横桥向地震动（图 3 的平面 长度和宽度；D 和 W 分别为桥墩横截面的内部长
in
in
外方向）。该桥跨度为 90 m+180 m+90 m，主跨和 度和宽度；a 1 、a 2 、K 1 、b 1 、b 2 、c、K 2 均为水深和断面尺寸
表 1 震源参数和场地不确定参数信息 ［32］
Tab. 1 Information of uncertain parameters of the source and site ［32］
参数类型 参数 单位 分布类型 均值 标准差 下界 上界
断层倾角 ° 正态分布 60 20 33 86
震源深度 km 正态分布 13.4 6.417 5 22
震源参数 应力降 bar 对数正态 250 2.04 247 253
断层长度因子 — 正态分布 0.6 0.2 0.34 0.86
断层宽度因子 — 正态分布 0.6 0.2 0.34 0.86
kappa 因子 s 均匀分布 0.0567 — 0.0393 0.0741
场地/路径 震中距 km 均匀分布 10 — 5 15
参数 剪切波速 m/s 均匀分布 2250 — 1500 3000
水深 m 均匀分布 75 — 20 130