[發明專利]一種近斷層區域摩擦擺支座地震位移計算方法和系統

在審

• 申請號: 202210805730.3
• 申請日: 2022-07-08
• 公開（公告）號: CN115146471A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 鐘劍;朱運濤;李瑾;吳喬飛;蔡耀鑫;史龍飛;張穎;胡加夫;趙宏飛;王鈺珺
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 金宇平

一種近斷層區域摩擦擺支座地震位移計算方法和系統，所述近斷層區域摩擦擺支座地震位移計算方法用于計算近斷層地震的安全系數，所述安全系數用于乘以僅考慮水平地震動時的支座位移D(H)以獲取考慮水平地震動和豎向地震動時的支座驗算位移D(H+V)。本發明構建的安全系數計算模型，只需要輸入2個地震動強度參數就可以計算得到任一設定的保證率下的安全系數，計算人員只需要計算水平向地震動作用時的支座位移(即僅考慮水平地震動時的支座位移D(H))，再乘以該安全系數即可充分考慮豎向地震動的影響，為抗震計算提供幫助。

技術領域

本發明涉及地震防震技術領域，尤其涉及一種近斷層區域摩擦擺支座地震 位移計算方法和系統。

背景技術

FPB(摩擦擺支座，如圖8所示))具有調節結構周期，減小橋墩地震力， 經濟耐久等優良特性，在橋梁減隔震設計中被廣泛運用。由于其構造特性，在 地震作用下FPB會發生較大的支座位移從而產生一系列橋梁震害。因此領域內 將FPB的支座位移作為損傷指標進行考察，抗震設計中也需要驗算FPB的支座 位移是否小于減隔震位移設計值從而確保摩擦型減隔震橋梁在地震中的安全。

目前，計算摩擦擺支座在水平向地震動作用下的支座位移的方法已較為完 備，但水平—豎向聯合地震作用下的支座位移計算方法還比較有限。大幅值豎 向地震動是近斷層地震動的主要特征之一，目前關于豎向地震動是否會影響FPB 的位移響應還沒有一致的結論，這給近斷層區域的摩擦型減隔震橋梁的抗震設 計和安全評估帶來了較大的困惑。

在目前的抗震計算中，通常運用有限元軟件SAP2000，根據場地特征生成并 挑選七條左右地震波進行計算并取平均值(有時取最大值)并將豎向地震動強 度a_VH考慮為定值2/3。用這樣的計算方法評估FPB的安全性具有三點不足：1.SAP 軟件中模擬FPB往往運用的雙折線模型，這樣的本構關系并不能體現出豎向地 震動的作用對FPB響應的影響。2.取用計算結果的均值會導致計算結果偏保守， 取用最大值可能會導致計算結果過高。(這一原因會在發明內容中詳細說明)3. 豎向地震動強度a_VH考慮為定值2/3對于近斷層地震而言過于保守。大量研究表 明了近斷層地震中a_VH大于2/3的情況常有發生。

發明內容

為了解決上述現有技術中FPB安全性評估不足的缺陷，本發明提出了一種 近斷層區域摩擦擺支座地震位移計算方法，重點在于考慮豎向地震動對支座位 移的影響。本發明通過構建安全系數計算模型來考慮近斷層豎向地震動的影響， 運用該安全系數計算模型可快速計算出近斷層地震作用下的位移安全系數，用 該系數乘以運用現有方法得到的僅考慮水平地震動時的支座位移D(H)，即可得 到考慮水平地震動和豎向地震動共同作用時的支座驗算位移D(H+V)。

本發明提出的一種近斷層區域摩擦擺支座地震位移計算方法，構建安全系 數計算模型用于計算近斷層地震的安全系數，所述安全系數用于乘以僅考慮水 平地震動時的支座位移D(H)以獲取考慮水平地震動和豎向地震動共同作用時的 支座驗算位移D(H+V)；所述安全系數計算模型的構建包括以下步驟：

S1、獲取地震波動構成的地震波動樣本集；定義豎向地震動放大系數記作K， K為支座驗算位移D(H+V)和支座位移D(H)的比值，支座驗算位移D(H+V)為考 慮水平地震動和豎向地震動時的支座位移，支座位移D(H)為僅考慮水平地震動 時的支座位移；

定義保證率為ψ時的安全系數記作K_ψ，定義K_ψ的基礎模型為：

K_ψ＝f{(PGA，a_VH)；θ} (1)

其中，f為映射函數，θ為參數集合；PGA為水平向地震動強度指標；a_VH為豎向地震動強度指標；