海底地震动特性及其对跨海隔震桥梁的影响研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51868048
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    41.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0810.工程防灾
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In recent years, the construction of sea-crossing bridges is developing rapidly in China. The damage inspection and repair of submarine piers after earthquakes are difficult, so the isolation bridge system has become an important selection. The onshore strong motion records are still used for the time history analysis of sea-crossing isolated bridges, the reason is the incomprehension for characteristics of offshore ground motions. So this has led to insufficient understanding of the regularities for the earthquake response of sea-crossing bridges on the offshore site. This project intends to analyze the response spectra of offshore strong motions around the world. Then, consider the nonlinearity of saturated soil on the seafloor, the numerical simulation of propagation process for offshore ground motions is realized by combining the free-field wave analysis program and the finite element software. The influences of water depth, offshore topography, offshore site condition and other factors on the offshore ground motion will be explored by combining the strong earthquake observation and the numerical simulation. The characteristics of offshore ground motions and simplified (design) response spectra will be obtained. In this study, the continuous bridge with isolated rubber bearings is used as a research object. A three-dimensional analysis model for the seismic response of sea-crossing isolated bridges is presented by considering the pile-soil-seawater-bridge coupling and the nonlinearity of soil. Meanwhile, an underwater shaking table test of pile-soil-seawater-isolated bridge is performed to verify the reasonability for the influence factors of numerical model and to improve the accuracy of the numerical simulation. The study can provide input ground motions for the design of marine structures such as sea-crossing bridges.
近年我国跨海桥梁建设发展迅速,水下墩柱震后损伤检查及修复困难,梁桥采用减隔震体系就成为重要选择。跨海隔震桥梁时程分析目前仍采用陆地强震记录,原因是对海底地震动特性把握不足,由此也导致海域场地跨海桥梁地震反应规律认识不够充分。本项目拟进行世界范围内海底强震记录的反应谱等的统计分析,再考虑海底饱和土非线性,采用自由场波动分析程序与有限元软件的结合,实现海底地震动传播过程数值模拟。利用强震观测与数值模拟相结合方式,剖析水深、海底地形和海底土层构成等的影响,有望获得海底地震动特性深入认识及获得简化(设计)反应谱。以跨海隔震橡胶支座连续桥梁为例,综合考虑桩-土-海水-桥梁耦合作用和土体非线性等,提出跨海隔震桥梁精细化地震反应三维分析模型及分析方法。进行桩-土-海水-跨海隔震桥梁水下振动台试验,以验证数值模型考虑因素取舍的合理性及提升模型计算效果。研究可为跨海桥梁等海洋结构物设计提供输入地震动基础。

结项摘要

海底地震动的特性与陆地相差较大,但限于其研究尚不完整,导致在跨海桥梁等海洋结构物的抗震设计中仍使用陆地强震记录。因此,课题首先利用海底实测记录与数值模拟分析,深入研究了水深、地形、场地条件(考虑软土非线性)、震源机制等因素对海底地震动的影响,为跨海桥梁抗震分析提供了地震动输入的理论依据。其次,结合跨海桥梁的环境特点,提出了一套考虑桩-海床-海水-跨海隔振桥梁相互作用的地震反应分析方法,进而研究了海水层、场地条件、地形、动水效应等对跨海隔振桥梁地震反应的影响;并与桥梁常规抗震设计方法比较,确定地震动种类、输入方法与数值建模方法等对桥梁地震反应的影响,为跨海桥梁抗震分析提供了地震动输入的实现方法。再其次,研究建立了考虑钢筋屈服、混凝土损伤,以及钢筋滑移的隔振桥墩精细化动力分析模型。利用振动台试验数据验证其准确性后,分析海底地震动作用下隔振桥墩的损伤机理。最后,课题提出了一种纵桥向设置防屈曲支撑(BRB)的跨海桥梁减震方案与优化设计方法;此外,延续本课题的研究目标,还提出了海洋环境下锈蚀桥墩失效模式的判别方法,并计算了考虑剪切作用的锈蚀桥墩易损性。综上,课题研究成果有助于实现海底强震记录在跨海桥梁抗震设计中的应用,进一步了解跨海隔振桥梁的地震作用机理,并提高该生命线工程的抗震安全性。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Seismic Performance and Optimization of a Novel Partial Seismic Isolation System for Frame Structures
新型框架结构局部隔震系统的抗震性能及优化
  • DOI:
    10.3390/buildings12070876
  • 发表时间:
    2022-06
  • 期刊:
    Buildings
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Baokui Chen;Yuxin Qiu;Jingang Xiong;Yaru Liu;Yanqing Xu
  • 通讯作者:
    Yanqing Xu
考虑海水-海床-斜拉桥相互作用下纵桥向设置BRB的减震作用与优化设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    振 动 工 程 学 报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈宝魁;何世杰;杜玉杰;陈少林;高金贺
  • 通讯作者:
    高金贺
Influence of site factors on offshore ground motions: Observed Results and Numerical Simulation
场地因素对海上地震动的影响:观测结果和数值模拟
  • DOI:
    10.1016/j.soildyn.2021.106729
  • 发表时间:
    2021-04-03
  • 期刊:
    SOIL DYNAMICS AND EARTHQUAKE ENGINEERING
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Chen, Baokui;Wang, Dongsheng;Hu, Sicong
  • 通讯作者:
    Hu, Sicong
Research on Seismic Performance of Frame Structure with Beam Staircases
梁楼梯框架结构抗震性能研究
  • DOI:
    10.3390/buildings12081106
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    Buildings
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Ming Wen;Hongxiang Tian;Weiwei Wang;Baokui Chen;Huayao Fu
  • 通讯作者:
    Huayao Fu
江西生土结构房屋材料改性试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    南昌大学学报(工科版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈宝魁;田洪祥;文明;李晓东
  • 通讯作者:
    李晓东

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其他文献

跨海桥梁抗震设计研究发展综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    世界地震工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈宝魁;王东升;石岩;文明
  • 通讯作者:
    文明
江西省既有生土结构房屋抗震性能及加固方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    世界地震工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈宝魁;史雨萱;熊进刚;石岩;周强;陶文翔
  • 通讯作者:
    陶文翔
时效及环境因素对隔震连续梁桥地震反应的影响
  • DOI:
    10.16058/j.issn.1005-0930.2016.04.018
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    应用基础与工程科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    石岩;王东升;陈宝魁;孙治国
  • 通讯作者:
    孙治国
汶川地震动弹性和弹塑性反应谱分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    地震工程与工程振动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晓莉;孙治国;陈宝魁;石岩
  • 通讯作者:
    石岩
海底地震动的等延性强度折减系数谱
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    地震工程与工程振动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈宝魁;李宏男;王东升;孙治国
  • 通讯作者:
    孙治国

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陈宝魁的其他基金

场地因素对海底地震动特性影响研究
  • 批准号:
    52268076
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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