覆水和隧道效应的凸形场地P₁波差动模拟及横跨桥梁非线性反应

摘要

开展了P₁波入射上覆水下埋隧道凸形场地的地震差动模拟，并详细研究其对一横跨桥梁非线性反应的影响。首先，推导得到场地的P₁波理论解并获得自功率谱，引入覆水相干模型并与自功率谱联立获得互功率谱，同时联合传递函数，成功构造出地下功率谱矩阵，进而实现了多点地震动模拟并给予合理性验证。然后，详细讨论了隧道埋深及覆水相干效应分别对地震动的影响。最后，将场地激发的地震动视作“自由场”,把程序计算得到的等效节点力直接输入到“边界-土-刚构桥”有限元体系，进行地震差动激励下结构的非线性响应分析。结果表明：（1）浅埋隧道情形下的地下多点地震动幅值均大于深埋隧道；（2）当隧道埋深增加，桥梁位移及内力响应峰值下降；（3）与传统相干模型相比，覆水相干模型得到的地震动空间变异性明显增强；（4）采用覆水相干模型生成的多点地震动激励下桥梁反应峰值响应普遍偏高；（5）采用覆水相干模型的超大地震差动激励下桥梁初始破坏时间点明显提前。

关键词

桥梁工程 / P₁波散射 / 地震差动输入 / 隧道效应 / 非线性响应

基金资助

国家自然科学基金资助项目(No.51978461)