文档名：断层永久位移预测及断层悬索桥地震响应研究
摘要：断层错动诱导的地表破裂永久位移对跨断层桥梁结构会造成严重破坏,准确预测断层错位的永久位移对跨断层桥梁结构抗震性能评估具有重要意义.首先结合反向传播神经网络(BPNN)提出具有较高精度的断层错位量预测模型,然后通过低频成分叠加高频成分方法人工合成断层面两侧地震动(简称跨断层地震动),最后以某主跨为538m的跨断层大跨钢桁架悬索桥为研究对象,利用有限元软件ABAQUS建立考虑桩-土相互作用(m法)的全桥计算模型,探究断层位置和跨越角度对悬索桥地震响应的影响.结果表明:基于BPNN提出的方法能精确预测断层位错永久位移,对比已有的回归公式具有更高的精度,为人工合成跨断层地震动的准确性提供了保障;断层相对位置会显著影响桥梁结构的地震响应,与近断层地震动作用相比,在跨断层地震动作用下,悬索桥的塔底剪力、弯矩、相对位移以及扭矩响应增加了22.79%、154.1%、139.36%和265.48%;断层跨越角度对悬索桥动力响应影响明显,其响应均以跨越角度θ=90°呈规律对称分布,塔顶纵向位移、塔底纵向弯矩、塔底纵向剪力以及塔底扭矩最大值均出现在θ=90°,分别为0.81m、282.45MN?m、3.96MN和6.14MN?m.研究成果可为跨断层悬索桥抗震分析提供一套简便、可靠的人工地震动合成方法,也揭示了跨越角度和断层位置对跨断层悬索桥地震响应的影响.
Abstract：Faultdislocationcanleadtopermanentgroundrupturedisplacementandcauseseveredamagetobridgestructurescrossingfault.Accuratepredictionofthepermanentdisplacementcausedbyfaultsdisplacementisofgreatsignificanceforassessingtheseismicperformanceofcross-faultbridgestructures.Inthisstudy,ahigh-precisionmodelforpredictingfaultdisplacementbasedonBPNN(backpropagationneuralnetwork)wasproposed.Themodelisusedtogenerateartificialearthquakegroundmotions(referredtoascross-faultgroundmotions)bycombininglow-frequencyandhigh-frequencycomponents.The538mlong-spansteeltrusssuspensionbridgecrossinganactivefaultistakenastheresearchobject,andthefull-bridgecalculationmodelconsideringpile-soilinteractionwasestablishedusingthefiniteelementsoftwareofABAQUS.Finally,theinfluenceoffaultrupturepermanentdisplacementontheseismicresponsesofsuspensionbridgescrossingfaultswasexploredbystudyingtheimpactoffaultlocationandfault-crossingangleontheseismicresponsesofthesuspensionbridge.TheresearchresultsindicatethattheproposedmethodbasedonBPNNcanaccuratelypredictthefaultrupturepermanentdisplacementcausedbyfaultmovement.Comparedwithexistingregressionformulas,thismethodhashigheraccuracyandprovidesaguaranteeforartificiallysynthesizingfault-crossinggroundmotions.Therelativepositionofthefaulthasasignificantimpactontheseismicresponseofthebridgestructure.Comparedwiththeeffectofnear-faultseismicmotion,thetowerbaseshear,bendingmoment,relativedisplacement,andtorsionalresponseofthesuspensionbridgeunderfault-crossinggroundmotionsincreasedby22.79%,154.1%,139.36%,and265.48%,respectively.Inaddition,thefault-crossinganglealsohasasignificantimpactonthedynamicresponsesofthesuspensionbridge.Theresponseissymmetricallydistributedwitharegularpatternatthecrossingangleθ=90°.Themaximumlongitudinaldisplacementonthetopoftower,towerbottomlongitudinalmoment,towerbaselongitudinalshearforce,andtowerbasetorsionalmomentallappearatθ=90°,withvaluesof0.81m,282.45MN?m,3.96MN,and6.14MN?m,respectively.Theresultsofthisstudycanprovideasimpleandreliablemethodforartificiallysynthesizingseismicmotionforseismicanalysisofsuspensionbridgescrossingfaultsandrevealtheeffectsoffault-crossingangleandfaultlocationontheseismicresponseofsuspensionbridgescrossingfaults.
作者：程维 唐清华 贾宏宇 钟钰 许智 郑史雄 Author：CHENGWei TANGQinghua JIAHongyu ZHONGYu XUZhi ZHENGShixiong
作者单位：西南交通大学土木工程学院,四川成都610031长江勘测规划设计研究有限责任公司,湖北武汉430010四川省交通运输厅公路局,四川成都610041
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(1)
分类号：U442.5
关键词：永久位移 预测模型 大跨悬索桥 地震响应 跨越角度 倾滑断层
Keywords：faultrupturepermanentdisplacement predictivemodel long-spansuspensionbridge seismicresponseanalysis fault-crossingangle dip-slipfault
机标分类号：U442.55P642.22TU433
在线出版日期：2024年2月26日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金，国家重点研发计划断层永久位移预测及断层悬索桥地震响应研究[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(1)程维 唐清华 贾宏宇 钟钰 许智 郑史雄断层错动诱导的地表破裂永久位移对跨断层桥梁结构会造成严重破坏,准确预测断层错位的永久位移对跨断层桥梁结构抗震性能评估具有重要意义.首先结合反向传播神经网络(BPNN)提出具有较高精度的断层错位量预测模型,然后通...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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