一 研究意义 本文通过对加拿大桥梁弹性地震反应系数值的校正,提出了一种基于修正后的2%/50年、5%/50年和修正后的AASHTO谱格式的加拿大桥梁设计谱的新形态。利用数字可视化Fortran程序对加拿大389个城市的数据进行校正,确定了三种谱格式校正因子的最佳值。在此基础上,提出了基于最佳概率水平的三种谱格式的改进策略,即使用特定场合的均匀灾害谱(UHS)。最后,选择最合适的谱格式应用于加拿大桥梁的设计基础剪力计算。
一
研究意义
本文通过对加拿大桥梁弹性地震反应系数值的校正,提出了一种基于修正后的2%/50年、5%/50年和修正后的AASHTO谱格式的加拿大桥梁设计谱的新形态。利用数字可视化Fortran程序对加拿大389个城市的数据进行校正,确定了三种谱格式校正因子的最佳值。在此基础上,提出了基于最佳概率水平的三种谱格式的改进策略,即使用特定场合的均匀灾害谱(UHS)。最后,选择最合适的谱格式应用于加拿大桥梁的设计基础剪力计算。
二
研究内容
1
使用2%/ 50年灾害谱的修正NBCC 2005 UHS格式
UHS格式的2%/50年谱使用线性插值和四个谱坐标的外推法,即Sa(0.2),Sa(0.5),Sa(1.0)和Sa(2.0), 这些振幅需要减小或放大。为此,引入了四个修正因子(FT),如下所示:
-F0.2 = Sa*0.2
-F0.5 = Sa*0.5
-F1.0 = Sa*1.0
-F2.0 = Sa*2.0
通过修正因子,进行频谱修正。
2
使用5%/ 50年灾害谱的修正NBCC 2005 UHS格式
图1a和图1b分别示出了在优选带宽0.9≤≤1.5和不安全区<0.9中的图表数据特征。在图1a中发现最佳值为F0.2 =1.3,F0.5 =1.8,F1.0=3.0,F2.0=6.0。
图1
表1
3
使用5%/ 50年灾害谱的AASHTO 2009 UHS修正谱格式
需要对AASHTO频谱进行修正,应该做两件事:
(i)分别在0.2 s和1.0 s处增加频谱幅度(即找到F0.2,F1.0的值,其中F0.2>1.0和F1.0>1.0),
(ii)通过引入有效的k值(其中k <1.0)来减慢中长期周期的衰减率。
通过反复试验计算机程序来寻求修正因子的最佳值,结果总结在表2中。首选带宽0.9≤≤1.5中的数据,不安全区域 <0.9中的数据减少。通过将F0.2和F1.0的值分别从1.0增大到1.2和2.5到3.0(即F0.2 = 1.2,F1.0 = 3.0)并保持衰减率不变k = 0.75不变,改变修正因子的这种变化带来了数据分布的进一步改善,如表3。
表2
表3
通过将F0.2和F1.0的值分别从1.2增大到1.3和2.5增大到3.0(即F0.2 = 1.3)并保持其他因子不变,F1.0=3.0,k=0.75。在0到0.5 s的周期范围内,相对于<0.9,有显著改善,对于所有其他时段范围,均无法获得显著改善,如表4所示。因此,建议对具有5%/ 50年灾害图的AASHTO谱进行的修正因子的最终值为:F0.2=1.3,F1.0=3.0和k = 0.75。
表4
4
在三个修正的谱中选择最合适的谱
由于统一灾害谱格式使用与周期有关的谱幅,因此建议进行局部调整以满足目的。为此,在对389个城市进行统计分析的基础上,引入数字可视化Fortran程序(1998)进行了修正,基本流程图如图2,最终目的是获得修正因子的最佳值,并确定修正后频谱的有效性。
经过线程统计分析后,这里推荐三组修正因子:
–对于修正后的2%/50年频谱,F0.2 =0.8, F0.5 =1.1, F1.0 =1.5, F2.0 =4.0
–对于修正后的5%/ 50年频谱,F0.2 = 1.3,F0.5 = 1.8,F1.0 = 3.0,F2.0 = 6.0
–对于修正后的AASHTO谱,F0.2 = 1.3,F1.0 = 3.0,k = 0.75
总体而言,所有三个修正过的谱或多或少都处于相同或相似的性能水平。
5
实际应用
三个修正后谱的性能,即对2%/ 50年,5%/ 50年和AASHTO进行了详细对吧。通常,在不作任何修正的情况下,将统一的灾害谱格式与第四代地震灾害图一起应用将使当前的CHBDC基础剪切值发生巨大变化。这意味着,从统计学的角度来看,如果在CHBDC中采用新的频谱构建概念和新的灾害图谱,那么从当前的实践来看,许多城市的基础剪力将大大增加,许多城市的基础剪力将大大降低。因此,作为一种实际的解决方案,在本节中寻求对可能的候选谱修正。
图2
三
研究结论
1.将修正后的AASHTO频谱用于CHBDC不会产生建筑物桥梁兼容性问题,因为该频谱专门用于桥梁应用。从这一点来看,修正后的AASHTO频谱看起来非常有吸引力。
2.修正后的AASHTO频谱构造简单,仅使用两个频谱幅度。这意味着对于此频谱,需要最少数量的灾害谱。
3.统计分析结果充分证明了修正后谱的有效性。研究建议采用修正系数为F0.2 = 1.3,F1.0 = 3.0和k = 0.75的修正AASHTO谱,以适用于加拿大桥梁的设计基础剪力计算。
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