不同设计基准期下地震动峰值加速度取值分析

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1、不同设计基准期下地震动峰值加速度取值分析阮怀圣，李龙安，屈爱平，何友娣，苗润池35不同设计基准期下地震动峰值加速度取值分析阮怀圣，李龙安，屈爱平。何友娣，苗润池(中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北武汉430056)摘要：为了得到大跨度桥梁抗震设计中采用高于抗震规范设计基准期时的地震动参数，通过烈度建立设计基准期与地震动峰值加速度之间的联系，运用经验公式分析了不同设计基准期下地震动对峰值加速度的表现规律，并与现有抗震设计规范就设计基准期为5O年概率水平下的取值做了对比分析，通过实桥的地震安全性评价数据验证了该方法在设计基准期为100年概率水平下计算结果的可靠性

2、。关键词：桥梁工程；设计基准期；烈度；地震动峰值加速度；抗震设计；经验公式中图分类号：U442．55文献标志码：A文章编号：l671—7767(2013)01—0035一O41引言震设计规范中众值烈度按照比基本烈度低1．55度桥梁抗震设计最关键的问题是如何确定场地的考虑，即一。一1．55，其中。为基本烈度；k为分地震动参数[1]，地震动参数中最重要的物理量是地布形状函数嘲，取值如表1所示。震动峰值加速度。对于常规桥梁的抗震设计一般可表1分布形状函数k的取值参照抗震设计规范进行，即采用设计基准期50年超基本烈度度越概率下的地震动峰值加速度来确定地震作用。而0．0

3、5g0．04g~0．09g大跨度斜拉桥、悬索桥等桥梁的抗震设计往往需要0．10g0．O9g～0．14g超越规范，即常采用更高的设计基准期来确立结构0．15g0．14g～0．19g的抗震设防标准[2]，因此如何确定此类结构在不0．20g0．19g~0．28g同设计基准期下地震动峰值加速度取值的大小，对0．30g0．28g～0．38g于在工程可行性研究阶段甚至初步设计阶段还尚未0．40g≥0．38g开展地震安全性评价工作的桥梁抗震设计来说尤为2一烈度与峰值加速度的关系重要。地震动是引起宏观现象的作用，地震烈度是宏本文通过合理确定地震烈度与超越概率、地震观现象严重程

4、度的量度。2O世纪中期以来，美国、烈度与地震动峰值加速度大小的关系，分析了设计日本已经取得大量近代地震仪器记录的地震动过基准期为50年时地震动峰值加速度的取值方法，由程，在有效频率范围内可看作是地震动的真实记录。此确定出任意设计基准期时不同概率水平对应的地凡是强烈的地震动，记录均有评定的地震烈度。这震动峰值加速度的取值方法。些数据为研究烈度与地震动的关系提供了良好的资料。尽管从现代地震学的角度看，地震烈度与地震250年设计基准期下地震动峰值加速度的取值动参数(如峰值加速度、速度或位移)的关系还与震2．1烈度与超越概率的关系源特性(如震级)与传播途径中介质(如场

5、地条件、震设计基准期丁内烈度可按式(1)计算]：中距等)有关]，即地震烈度与峰值加速度之间的关J—W一(w—I)[一ln(1一p)J(1)系是不完全确定的；但从结构抗震设计的角度看，如式中，w为地震烈度上限值，我国采用12度划分地在桥梁工程可行性研究阶段或初步设计阶段，此时震烈度表，故W=12度；在抗震设计规范中，设计基工程场地地震安全性评价结果可能尚未得到，震级准期采用的是5O年，其烈度在众值烈度、基本烈度与震中距参数更是难以确定，故此时采用经验统计以及罕遇烈度时对应的超越概率P分别为63．2、方法只考虑烈度与峰值加速度的单一关系来进行估10、3～2；L为烈

6、度概率分布的众值烈度，抗算，对于指导设计基本上是合适的。收稿日期：2012—07—04作者简介：阮怀圣(1982一)，男，工程师，2006年毕业于西南交通大学土木工程专业，工学学士，2008年毕业于西南交通大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士(E—mail：ranghs@163．corn)。36世界桥梁2013，41(1)5O年设计基准期对应的众值烈度、基本烈度、动加速度的比值相差不大；而在地震水平较高时，随罕遇烈度与地震动峰值加速度的关系如经验公式着烈度的增加地震动加速度的比值成明显下降趋(2)所示L7]：势，因此从数理统计学的角度看，采用数学期望值logA—J

7、·log2—0．1O72(2)(即均值)来描述地震动峰值加速度与超越概率水平式中，A为地震动峰值加速度(cm／s。)。的单一关系更为合理，这样可以降低烈度因素在两2．350年基准期对应的地震动峰值加速度者间的影响程度。联立式(1)与式(2)可得(2)当设计基准期为50年时，5O年超越概率logA一3．612一(4．079—0．301I)·63．2、lO、3～2分别对应的地震动峰值加速f—ln(1一P)7“一0．1O72(3)度的平均比值为0．340：1：(1．591～1．824)。将式(3)计算的结果列于表2中，可得到设计基(3)我国《铁路工程抗震设计规范》(

8、GB准期为50年对应的不同超越概率下地