Экспериментальное исследование железобетонный мост Столбцы, подвергнутого движений приразломные землей

Запись вине нормально, приразломные землетрясений обычно обладают высокой скорости импульса из-за наложения S-волн. Испытания Shake таблице проводились с целью исследования влияния приразломные движений грунта на сейсмические характеристики моста колонны, предназначенные для приразломные землетрясений. Четыре больших масштабах железобетонных колонн круговой с различными начальными периодами были протестированы. Дизайн спектров включены текущие Калифорния Департамент транспорта спектра и новый спектр развитых в этом исследовании. Наиболее отчетливо измеряется колонке ответ был относительно большой остаточных смещений даже при умеренных уровнях движения. Поколебать таблицы результатов испытаний показал, что необходимо для контроля остаточных смещений на стадии проектирования. Данные также показали, что пластиковые петли длиной в достаточно только колонны подвергались приразломные землетрясений сопоставим с колоннами переживает далеко области движений.

Ключевые слова: мост колонке; динамических характеристик; приразломные движения грунта, железобетонные; остаточные смещения.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

учет движения грунта, полученных в последнее время крупных землетрясений, показали, что движения почти замыкания на землю, отличаются от дальнего поля движений, которые лежат в основе большинства сейсмических принципы дизайна. Рядом с объективной движений местах часто содержат сильный и долгий период импульсов скорости, которые могут вызвать серьезные структурные повреждения. Потому что многие земли приразломные движений были зафиксированы в основном в последние годы, значение высоких скоростей землетрясения импульса на структуры только недавно понял.

Типичный подход в текущей сейсмической положений дизайн для решения приразломные последствий землетрясений является усиление базовой линии сил проектное землетрясение путем увеличения ускорения землю или непосредственного применения фактора на изменение сдвига базовой конструкции. Калифорнийский департамент транспорта (Колтранс) Сейсмические дизайн Критерии (SDC) (2004) документ требует конкретных участков анализ возможных землетрясений, когда мост находится недалеко от известных активных виноват в критических мостов. Этот процесс является дорогостоящим и долго. "У виновника" определяется как область в пределах 10 миль (16,1 км, но и округляется до 15 км) от вина. Для некритических мостов, Колтранс SDC определяет поправочный коэффициент до 1,2, который применяется к спектральной ускорение движения дальнего поля земли. Этот коэффициент усиления влияет только на спрос частью конструкции процедуры. Более 73% мостов в Калифорнии, вблизи известных активных разломов (личное сообщение 2005). Данных о других сейсмоопасных государства не имеется.

Эффекты движений почти замыкания на землю на структурах изучались рядом исследователей. Согласно исследованиям Абрахамсон (1998), направленности (зависимость от разрыва направлении) является одним из основных факторов, влияющих на движение в приразломные регионе. Рядом с объективной движений земли могут включать в себя сильный импульс только тогда, когда разрыв направлении бежит на сайте.

Сомервилл (2002) сообщили, что практически вине вперед разрыв направленности скорость импульса узкие группы импульсов, период которых увеличивается с величины. Эта величина зависимость импульса вызывает ответ спектра чтобы пика, срок увеличивается с величины, такие, что почти замыкания на землю движений из более мелких землетрясений может превышать число больших землетрясений на промежуточные периоды (примерно 1 секунду). Чопра и Chintanapakdee (2001) сделан вывод, что скорость-чувствительном регионе для спектров движения приразломные гораздо уже, а ускорение, специфику и смещения чувствительных регионах гораздо шире по сравнению с дальнего поля движений.

Исследование др. Гамильтон и др.. (2001) нашли сокращение длины пластического шарнира при импульсном типа земли движений на основе квази-статических и динамических псевдо-столбце результатов тестирования. Высокие показатели деформации были измерены в колонны подвергались загрузке протокола, которые включали эффектов импульсного землю приразломные движений в исследовании др. Гибсон и др.. (2002). Исследовании отмечается, что последствия импульсной нагрузки могут быть включены изменения стали и бетона свойства высокой скорости деформации, индуцированной при импульсном нагружении. Исследований и др. Гамильтон и др.. (2001) и др. Гибсон. (2002) также пришли к выводу, что импульсной нагрузки мало влияет на возможности перемещения по пластичности и детальные изгиб колонны.

Кавасима и др.. (1998) сообщили, что остаточные величины перемещения доминируют колонке отношение жесткости, которая разделена пластиковых жесткости упругой жесткости. Другие параметры, такие как структурные периода, типа почвы, пластичность, магнитуды землетрясения, эпицентр или расстояния, не достоверно коррелирует с остаточной перемещения. Исходя из этого вывод, метод прогнозирования остаточного перемещения была разработана. Они заявили, что импульсивные нагрузки может потенциально привести к высшей остаточных перемещений, чем те, оценить, используя аналитические модели, которые они разработали.

Фан и др.. (2007) показал, что наиболее уникальной измеряется ответ характеристики от двух крупных результатов трясти стол больших остаточных перемещений. Они обнаружили, что существующие модели гистерезиса в состоянии дать оценку остаточного смещения точно и разработали новые модели гистерезиса. Основы для оценки железобетонных колонн моста в связи с контролем остаточного смещения предложено не было.

Целью исследования в данной работе является изучение приразломные движения грунта воздействие на железобетонных колонн, которые предназначены для приразломные землетрясения использованием испытание на стол и анализа. Для достижения этой цели, четыре крупномасштабных железобетонных колонн, которые были разработаны в соответствии с действующим Колтранс критерии сейсмостойкости (SDC) (2004) и новые предлагаемые расчетные спектры, были протестированы на вибростенде при движениях почти замыкания на землю.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Рядом с объективной движений в последние землетрясения были особенно разрушительными из-за их высокой импульса скорости. Лишь ограниченное число экспериментальных исследований были сосредоточены на приразломные движения воздействия на железобетонные конструкции и, за исключением исследования др. Phan и др. (2007), ни один представитель смоделировали приразломные землетрясения использованием встряхнуть таблиц. Конкретные положения, дизайн были разработаны Колтранс. Эффективность этих положений, однако, не были изучены. В исследовании, представленном в настоящем документе, динамических испытаний на стол трясти с реалистичными записи землю приразломные движения была использована для оценки эффективности мост колонн и определить, является ли текущий Колтранс приразломные положения и предложенные спектров ответа дизайна являются удовлетворительными.

ХАРАКТЕРИСТИКИ движения вблизи-замыкания на землю

Рядом-замыкания на землю движений, которые привели к значительной части ущерба, в последнее время крупных землетрясений, как правило, содержат сильный импульс скорости в вине нормальном направлении. Форвард разрыв направленности происходит потому, что разрыв передней распространяется с той же скоростью, как волны сайте скорости сдвига (Абрахамсон 1998). Измеренные отчеты и аналитические исследования показали, что ожидает направленности приводит к высокой скорости импульсивные качая на структурах с относительно длительного периода (Т> 0,5 сек) из-за наложения S-волн, исходящих из разных уголков вины, как это разрывов. В задней части разрыв направлении, однако, время прибытия для волн из разных частей разорванных вина разные, и, следовательно, более распределенного скорости истории с меньшими амплитудами и более длительный срок измеряется (Сомервиль 2000).

Рядом с объективной движений местах также часто содержат постоянных смещений земной. Эти земли смещения вызваны относительное движение двух сторон вина, в котором происходит землетрясение. Эти перемещения являются разрывными по вине с поверхности разрыва и может подвергнуть мостового перехода вине значительного смещения дифференциала. Эти статические смещения земли происходят примерно в то же время, широкий динамический движений, что свидетельствует о статических и динамических перемещений необходимо рассматривать как совпадающие нагрузки (Сомервиль 2002).

Экспериментальные исследования

подробнее испытаний образца

Четыре больших масштабах железобетонные колонны моста были спроектированы, изготовлены и испытаны в лабораторных масштабах больших структур в Университете штата Невада-Рено (УНР). Все модели изгиба преобладают круговые спиральные колонны проверили в консольной членов. Осевой нагрузки индекса (определяемый как отношение осевой нагрузки на произведение общей площадью разделе колонки и указанных конкретных прочность на сжатие) был 0,08 и представитель осевой индекс типичный современный мост колонны, которая колеблется от 0,05 до 0,1 (личное сообщение 2005). Дизайн серийного прототипа был завершен первый, а затем путем расширения образцов для тестирования пожать таблице. Модели были разделены на две группы. Дизайн первых двух была основана на версии 1,3 Колтранс SDC (Колтранс 2004) для удовлетворения текущих Колтранс приразломные положения, пластичность цель перемещения потенциала 5. Другие две колонны (группа 2) были разработаны на основе новых спектров, которые были разработаны в ходе этого исследования ..

Образцов в первой группе были названы MN и ETN. Цель тестирования этих моделей заключается в определении адекватности нынешнего положения Колтранс для движения почти замыкания на землю. Разница между Н. и ETN было первоначальной трещины жесткости период представлены прототипы этих столбцов. Прототип период, связанный с MN и ETN было 0,66 и 1,5 секунд соответственно.

MN были сопоставимы по столбцам 9F1 и NF-1, которые были проверены ранее в УНР (Choi и др.. 2007). Дизайн 9F1 и NF-1 была основана на Колтранс SDC (2004) положения о дальнем поле землетрясений. Испытания показали MN эффект от использования предоставление Колтранс усиления движения приразломные на ответ.

Вторая группа, SETN и SVTN, один с прототипом течение примерно 1,5 секунды (SETN), а другой с прототипом период почти на 2 секунды (SVTN), были основаны на новый спектр, который был разработан в настоящем исследовании оценить влияние этого спектра на отклик. Тип почвы, сейсмичность участка, и свойства материалов, используемых в разработке первой группы были использованы при разработке второй группы. Таблица 1 содержит подробную информацию для испытания моделей. Данные также перечислены в двух других уже протестированных колонны, 9F1 и NF-1, которые будут обсуждаться в дальнейшем.

SETN был разработан в соответствии с начального периода прототип ETN. Колтранс SDC3 положения были использованы при разработке и столбцов, но спектральные ускорение ETN было основано на текущий спектр Колтранс приразломные, а спектральные ускорение SETN определялась из предлагаемого спектра. Целью было определить эффект от использования различных спектров конструкции на аналогичные колонны. Цель тестирования SVTN было определить реакцию долгопериодных колонке разработан в соответствии с новым спектром дизайна.

Шкала образцов составляла 30%, за исключением SVTN, в которых относительно длительного периода целевой потребовало изменения масштаба до 20% для размещения максимального ограничения высоты на испытательной установке. Подробная информация о пакете MN приведены на рис. 1. Другие модели были похожи. Размеры и армирование приведены в таблице 1.

Указанный предел текучести для всех подкрепление 420 МПа (60 KSI). Средний измеряется текучести образцов стальной прут был 490 МПа (71 KSI) для МН и ETN, 441 МПа (64 KSI) для SETN и 476 МПа (69 KSI) для SVTN. Указанные прочности бетона сжатие было 34,5 МПа (5 KSI) с 9,52 мм (3 / 8 дюйма) максимальный размер. Средний измеряется прочность бетона на тестирование 44,1 МПа (6,4 KSI) для МН и ETN и 46,9 МПа (6,8 KSI) для SETN и SVTN.

Новое ускорение спектра реакции

Сейсмологических часть исследования включала совершенствование существующих широкополосных приразломные спектров представить реалистичный уровень спроса включения вперед эффекты разрушения направленности. Изменение спектра сайте, схожих по параметрам текущего дизайна Колтранс спектра, которые были использованы для разработки образцов MN и ETN было разработано. Новые спектра на основе медианы Абрахамсон и Сильва (1997) отношения, а затем скорректирована вперед эффектов направленности. Рисунок 2 показывает изменение спектра момент величины 7,5 и 0.6g пик ускорение грунта (PGA). По сравнению со спектром Колтранс приразломные, изменение спектра показывает значительно выше спектральных ускорениях (SA) в периоды 1,25 сек и выше. В течение 2 секунд, увеличение составляет примерно 35%. В периоды 1ess чем 1,25 сек, однако, спектр Колтранс имеет высшее спектральных ускорениях.

Испытание установки и приборы

Тест сейсмостенде установки для всех столбцов испытаний была идентичной. Образцы были прикреплены к сейсмостенде и системы массового установки, который был жестко связан с верхней части колонны при условии инерционного механизма загрузки. Общая сумма в эквиваленте веса инерционной массы 276 кН (62 KIPS) для MN, ETN и SETN и 200 кН (45 KIPS) для SVTN. Осевой нагрузки применяться с использованием гидравлического домкрата и напрягаемой баров привязана к вибростенде. Гидравлические линии для осевой нагрузки системы было связано с аккумулятором, чтобы свести к минимуму колебания осевой нагрузки в ходе испытаний. Различные измерительные приборы были использованы для измерения внутренних напряжений, искривлений, перемещений, ускорений и сил. Большинство измерительных приборов находились в пластическом шарнире регионов. Подробная информация о пакете приборов приведены в др. Цой и др.. (2007).

Входной движений

Вина нормальная составляющая ускорения записи на Ринальди приемной станции было отмечено в 1994 землетрясения Нортридж был смоделирован использованием встряхнуть таблице. Расстояние от вокзала до виноват 7,1 км (4,4 мили). Вина нормальная составляющая этого движения имеет максимальное ускорение основании 0,838 г, с пиковой скоростью основании 1,66 м / с [65,4 дюйма / с], а пик перемещения основании 289 мм (11,3 дюйма) (Тихоокеанский сейсмостойкого строительства Научно-исследовательский центр 2007). Эта запись была выбрана потому, что она содержит форвард направленности эффектов. Кроме того, предтестовая аналитических исследований с использованием 10 приразломные движения грунта записи (в том числе Ринальди) показали, что Ринальди записи привело к большим требует пластичности без превышения потенциала сейсмостенде (Саиди и др.. 2005). Один из 10 записей был синтетических и других девять были измерены записей, собранных в разных странах в разные землетрясений разной величины. Все они включены относительно высокой скорости импульсов. Оси времени на входе запись была сжата на квадратный корень из масштабного коэффициента для учета эффекта масштаба.

Оригинальные Ринальди истории скоростью без сжатия времени представлена на рис. 3. Обратите внимание, что скорость амплитуд также уменьшаются на квадратный корень масштабного фактора. Этот же фактор сокращения относится к скорости дальнего поля движения, тем самым обеспечивая максимальное соотношение между скоростью приразломные и дальнего поля движений ..

Несколько интенсивности ввода движения были применены к испытаний моделей в северо-южном направлении с постепенно возрастающей амплитудой на провал, или когда сейсмостенде достиг своего предела. Это позволяет оценить эффективность колонки при различных уровнях землетрясения. Программа тестирования приведены в таблице 2.

В SETN и SVTN, Ринальди на приемной станции (РРП) движения был применен для высокой амплитуды испытаний место высокий спрос пластичности на колонны. Запись РРП было синтетических движения генерируется путем сопоставления Ринальди движения к новым спектр реагирования ускорения (рис. 2). 3 и 4 показывают, скорость и ускорение истории оригинальной Ринальди и РРП записей. Как фактической Ринальди движения, запись РРП скорости показывает большой импульс первой, а затем несколько импульсов средней амплитудой.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Образцы MN

Одиннадцать моделируемых работает землетрясения были нанесены на MN. Образца начала проявлять видимых трещин после Run 2. В 3-Ран, северо крайней лонжероном сдался. Некоторые изгиб трещины образовались вблизи базы на северной стороне во время выполнения 4. Поскольку основным направлением перемещения на юг, изгиб трещины продлевается на северной стороне колонки в течение последующих работает. Охватывать конкретные начали дробить на колонну базы на юге лицо во время выполнения 6. В 7-Ран, спираль бар уступил и четыре спирали подвергались, но не было никаких видимых повреждений ядра. После запуска 8, колонка выставлены постоянные перемещения. Существующие трещины на северной стороне были расширены и spalled области увеличен путем испытаний. Ущерб основных бетона очевидным после 10-Ран. В 11-Ран, один продольный разрыв бар, несколько других продольных балок, пряжками, а также ущерба вторглись основных примерно 51 мм (2 дюйма). Рис 5 () показывает, MN после аварии, а на рис. 6 () показывает постоянное перемещение после последнего испытания ..

Образца ETN

Тринадцать моделируемых работает землетрясения были нанесены на ETN. Как и в MN, серьезный ущерб был локализован в нижней трети колонны. Ущерб в течение первых четырех проходит был ограничен изгиб трещины. Откола начал в 5-Ран. Значительные конкретные откола в столбце базы наблюдалась после 6-Ран. В отличие от MN, направление остаточное смещение было изменено на севере после 9-Ран. Это потому, что в качестве образца смягчился и его период был вытянут и стал близок к периоду возвращения импульса на входе записи, тем самым вызывая изменение остаточного смещения. После 11-Ран, остаточное смещение было видно, спирали были выставлены на севере и юге лица колонке. Испытания ETN закончилась после 13-Ран-бар без разрыва, поскольку, во-Ран-13, система массовой установки достигла своего предела перемещения 406 мм (16 дюйма). Хотя ETN не удастся, то это был испытан на 0,15 дрейфа отношения (горизонтальные перемещения разделить на высоте колонны), а также большое остаточное смещение 330 мм (13 дюйма) был разработан.

Рис 5 (б) показывает состояние ущерба и рис. 6 (б) показывает, колонка с остаточного смещения после последнего запуска. Обширная откола бетона на обе стороны колонки можно увидеть на рис. 5 (б) ..

Образцы SETN

Потому что SETN был разработан на основе недавно разработанных кривой ARS, движение РРП была применена при высокой амплитуде испытаний (Run 7 и выше), чтобы оценить эффективность колонки при последовательном движении. Десять проходит были применены. В первые шесть трасс, Ринальди движения была использована сравнить эффективность SETN с ETN. После первых четырех работает, только незначительные трещины были видны на северной стороне. В 5-Ран, давно изгиб трещины были сформированы и конкретные откола на южной стороне столбца базы не наблюдалось. Откола увеличилась на южной стороне, на высоту 203 мм (8 дюймов) и пять спиралей подвергались в течение 7-Ран. После 8-Ран, SETN заметно наклонен, а еще три спиральных обручи подвергались. Как и в ETN, SETN встретился предельное значение массы, во время перемещения установки Ран 10. Четырнадцать спирали подвергаются в связи с 343 мм (13,5 дюйма) конкретных откола на юге лицо. Еще около 14% от остаточной дрейфа, не было видимых конкретных повреждения активной зоны или арматурного проката ущерба. Датчик перемещения не удалось во время последнего запуска из-за большого перемещения колонны, значит, боковое смещение истории столбец не был зарегистрирован во время этой операции.

Тяжелая конкретные откола в южной части колонны можно увидеть на рис. 5 (с). Рис 6 (с) показывает, SETN после испытания ..

Образцы SVTN

Пятнадцать моделируемых работает землетрясения были нанесены на SVTN. Малой изгиб трещины, начиная с 3-Ран на северной стороне колонны базы. Выполнить 8 вызвали больше изгиб трещин и сколов начали с южной стороны столба на границе столбца основе. Эта тенденция сохранялась и через Ран 9, с большим откола появляются на южной стороне в нижней части колонны. Четыре спирали подвергались. Обширная откола произошло с обеих сторон образца при 12-Ран. Девять спирали с южной стороны и две спирали на северной стороне колонны подвергались. Остаточное смещение составило 91 мм (3,6 дюйма) после пробега 12. В большой амплитуды РРП Работает 13 до 15 лет, продольных балок, были разоблачены и изгиб трещины расширены, но не было никакого существенного ухудшения в конкретных ядра. Большинство трещин в пластическом шарнире регионе. Как и в других высоких колонн, SVTN достигли перемещения предел системы установки массовой информации в течение 15-Ран. Таким образом, SVTN не преминул, но столбец остался с большой остаточной перемещения.

Рис 5 (г) показывает, повреждения после снятия внешних датчиков с западной стороны SVTN и рис. 6 (г) показывает, SVTN с большим остаточным дрейфа после проведения испытаний ..

Перемещение истории

Измеряется боковой колонке истории перемещений показано на рис. 7. Видно, что все столбцы отмечались высокие амплитуды деформации рано во время каждого запуска из-за асимметричного импульса скорости в начальной части входного движения. Импульса толкнул колонны и покататься на хлыст моды и генерируется больших смещений в одном направлении. Потому что это один импульс содержит большую часть энергии землетрясений, колонны не пройти полный откат перемещения. Скорость импульса в Ринальди движение имеет пиковое значение 1660 мм / с (65,4 дюйма / сек) в одном направлении и 721 мм / с (28,4 дюйма / сек) в другом направлении (Phan и др.. 2007).

Остаточное смещение было суммарная все столбцы, кроме ETN. Изменение остаточной направление дрейфа в ETN объясняется размягчение столбец из-за неупругих деформаций. Долгого срока действия ETN соответствует срок возвращения половины скорости цикла, после основного импульса. Это половина цикла толкнул столбца в обратном направлении. Колонна продолжает деформироваться более в последующие работает. Такой же эффект не наблюдается в SETN, что сопоставимо с ETN в отношении периода. Причина в том, РРП движения были применены на высоковольтные испытания амплитуда SETN и импульса период РРП была примерно в два раза период Ринальди движения. Таким образом, удлинение периода SETN от предыдущих запусков не может влиять на направление остаточного смещения.

Force-смещение отношения

Совокупный измеренных кривых гистерезиса на рис. 8. Видно, что гистерезис кривых сильно асимметричной, отражающей асимметричных движений ввода. Кривые всех относительно широкий, с указанием разумных возможностей диссипации энергии во всех колонках. Эта тенденция ожидается, потому что все модели изгиба доминируют достаточно стальной камере.

Все колонны выставлены пластичного поведения. Для каждой колонки, кривой позвоночник конверт был разработан на основе пик сил с соответствующими перемещений для различных работает. Конверты для преобладающего направления были идеализированной упруго-пластических кривых для оценки максимально достигнутой перемещения ductilities. В результате перемещения ductilities были 12,5, 7,2, 8,6 и 6,7 на MN, ETN, SETN и SVTN, соответственно. Отметим, что поскольку ETN, SETN и SVTN не преминул, реальными возможностями пластичности этих столбцов будет выше этих значений. Сравнение с Н. Ф.-1 (по борьбе с частью колонки предназначены для дальнего поля землетрясений), пластичность потенциала образцами MN составила 13% больше. Это показывает, что текущее Колтранс приразломные положение может улучшить производительность по сравнению колонки к колонке разработан без учета приразломные движений. Обратите внимание, что пластичность возможностей NF-1 превысила 10, который является достаточно высоким для сильных землетрясений, а также дополнительные возможности благодаря пластичности Колтранс приразломные положения не обязательно косвенные ..

Эффект от использования нового спектра дизайн оценивали путем сравнения реакции ETN и SETN. Эти колонны имели одинаковую высоту. По сопоставимым уровнем дрейфа соотношение внутренних напряжений были выше, и ущерб был более обширным в SETN. Например, на 10% дрейфа максимальной продольной деформации бар SETN составила 64% выше, чем у ETN, а максимальная высота spalled бетона на 25% выше в SETN чем ETN. Выше продольной и поперечной стали SETN-видимому, не снизить уровень ущерба для той же пропорции сносом, в частности, потому, число циклов в новом движении spectrummatched РРП, используемых в SETN была выше, чем у Ринальди движения, используемых в ETN.

Остаточные смещения

Все опытные образцы высокой величины остаточного смещения из-за большого импульса скорости движения грунта. Рисунок 9 приведены результаты измерений остаточных отношение дрейфа по сравнению с PGA за MN, NF-1, и 9F1. Образцы NF-1 и 9F1 были идентичны колонны протестирован на пожать таблицы в предыдущих исследованиях (Лапласа 2004; Phan и др.. 2007). В отличие от MN и NF-1, 9F1 был подвергнут 1940 Эль Centro движения грунта, которые не включают вперед направленности эффектов. Среди этих колонн, MN и NF-1 значительно выше остаточной деформации для характеристики Ринальди движение грунта. Хотя NF-1 и 9F1 были почти идентичны, NF-1 наблюдавшийся до 50 раз выше, чем остаточная перемещения 9F1 сделал (Phan и др.. 2007). Как увеличить PGA, остаточная дрейфует в MN и NF-1 также увеличилось. Следует отметить, что измеренные остаточного смещения выше, чем они были бы, если одним движением, а не несколько движений, были применены. Тем не менее, тот факт, что 9F1, который также был подвергнут в несколько движений, не обнаружено существенных постоянных перемещений, демонстрирует эффект импульсного движения приразломные ..

Количество продольных и поперечных стали MN были 45% и 49% больше, чем у NF-1, соответственно. Дополнительные подкрепления требуется из-за более высокой спектральной дизайн ускорения. Дополнительные подкрепления в MN привели в среднем 36% снижение остаточного смещения для запускается с PGA из 0.60g и выше (Choi и др.. 2005). Это означает, что при определенных начальных периодов и землетрясения записи, дополнительное армирование может снизить остаточное смещение. Тем не менее, даже в MN, остаточное смещение была относительно высокой. В PGA от 0.6g, которые считаются умеренными движения землетрясения, рис. 9 показывает, что отношение остаточной дрейф 0,01.

Рисунок 10 представляет связь между остаточной и максимальной соотношения дрейфа. Данные показывают, что остаточные смещения в результате тестов, сейсмостенде были высокими. На рисунке 10 (а) показывает отношение остаточного дрейфа до 0,05 коэффициент дрейфа максимум. Видно, что остаточная дрейф увеличился максимальный дрейф увеличился, за исключением ETN. В ETN, сдвиг в период действия после 0,04 максимального дрейфа отношение обратном направлении основной колонны перемещения, что позволяет снизить остаточное дрейфа. На рисунке также видно, что остаточная дрейф в SVTN была значительно ниже, чем в других образцах теста. Эта тенденция была верно только для небольших трасс и изменены во время высшего бежит, как показано на рис. 10 (б). Остаточного отношения дрейфа значительно увеличился в 0,06 максимального соотношения дрейфа и выше. Хотя все образцы были также ограничены и рассчитаны на движение земли приразломные после колонны испытал большое смещение, что высокие скорости пульсовой генерируется, они не могут восстановить сугробы. Кратчайший образец, MN, показали меньше остаточного дрейфа соотношении от 0,085 до 0,14 отношение максимальной дрейфовой, по сравнению с более столбцов период, но основная тенденция была сопоставимой среди всех столбцов.

Образцы SETN содержала 24% больше, продольных и 33% больше, чем поперечные подкрепления своей сестры колонки, ETN, из-за более высоких требований со стороны новой кривой ARS. SETN, однако, опытные выше остаточной отношение дрейфа до максимального соотношения дрейф 0,12. Это подтверждает, что просто непосильно высокой силой спроса дизайн не приведет к снижению остаточного перемещения, и, что более прямой дизайн шаг необходим для контроля остаточных перемещений. Хотя столбец неудачи, как правило, определяется как разрыв арматуры и потери боковых сил, в действительности, большие остаточные перемещения могут считаться "провал", поскольку это может привести к закрытию моста, хотя колонки могут быть незначительно повреждены. В Японии, железобетонные колонны моста с остаточной соотношения дрейфа более 1,75% были заменены после Хиого Намбу землетрясения (Кавасима и др.. 1998). Все испытания моделей в настоящем исследовании, достигли этого порога в течение работает с PGA от 0,59 до 1,1 G..

Штамм влияние скорости

Деформации ставка была рассчитана с использованием двух методов для деформации растяжения в продольном стали и деформации сжатия бетона. Мгновенной скорости деформации были вычислены с помощью семи пунктов, центральных разница численный метод для запуска, на котором уступая при растяжении и сжатии первый произошло в самый критический продольных балок. В дополнение к использованию центрального разностный метод, средней скорости деформации была рассчитана как изменение деформации в течение первых уступая период времени. Сжимающие напряжения, в доходности псевдо-статическая нагрузка (без влияния скорости деформации) считалось 0,002 и деформации растяжения доходности были получены от псевдо-статические испытания (без влияния скорости деформации) стержня образцов.

Процентов увеличивается на прочность на растяжение и сжатие выхода напряжения за счет эффекта скорости деформации определялись с помощью Kulkarni и (1998) метод шаха. Значения процента увеличивается от обоих методов составляет от 7 до 10% при растяжении и от 11 до 14% при сжатии. Процентов увеличивается в 9F1 испытания, колонки, которая была подвергнута серии землетрясений El Centro, составлял от 9 до 10% при растяжении и 11% в сжатия от обоих методов. Результаты показывают, что процентное увеличение текучести из-за приразломные движений сравнима с другими землетрясений. Обратите внимание, что скорость деформации в ходе испытания моделей выше за счет сжатия оси времени.

Пластиковые петля длиной

"Сдержанного" пластический шарнир длина L ^ ^ к югу р определяли с помощью упруго-пластических идеализации измеренных forcedisplacement и момент кривизны данных. Используя метод момент площадь, формула. (2) был использован для определения пластиковых перемещения. Среднее измеренное кривизны над нижней два калибровочных длин-203,2 мм (8 дюймов) для МН и три длины, и 304,8 мм (12 дюйма) для других, был использован, потому что большинство из пластической деформации была сосредоточена на этом регионе. Пластиковые петля длиной L ^ ^ к югу р была рассчитана с использованием следующих уравнений

... (1)

... (2)

где у ^ является выход кривизны колонны.

Теоретических L ^ ^ р к югу также рассчитывается с использованием метода Paulay и Пристли (1992). В таблице 3 приведены измеренные и расчетные длины пластического шарнира. Результаты показывают, что мерные длины, как правило, дольше, чем расчетные значения, и эта тенденция, которая наблюдается в колонках подвергаются Фарфилд землетрясений, а также. Обратите внимание, что ETN, SETN и SVTN не преминул и, следовательно, "сдержанного" значения ниже, чем пластиковая петля длиной соответствующей конечной состоянии. Это происходит потому, пластический шарнир длина функции максимальной кривизны в критической секции. Данные в таблице показывают, что скорость импульса в приразломные движений не привести к короткому пластический шарнир, и тенденция сообщила в аль Гамильтон и др.. (2001), короче пластические шарниры не наблюдалось.

Общая оценка

Наиболее отчетливо видел в ответ на сейсмостенде испытания моделей при Ринальди движения был большой величиной остаточной перемещения даже при умеренных движений из-за уникальных характеристик вина нормальной земле приразломные движений. Сильно асимметричный скорость этих движений отвечает за больших остаточных перемещений. Направленности импульса в Ринальди движение было достаточно сильным, чтобы нажать моделей в неупругих диапазоне, а в столбцах колебались о новой базовой линии после каждого последующего испытания. Потому что сейсмического отклика структур зависит от динамических характеристик структуры и землетрясения в дополнение к нелинейные свойства структуры, величина остаточного смещения могут меняться. Обсуждение представленных в этой статье, основаны на данных, представленных здесь и в предыдущем исследовании др. Phan и др. (2007).

Действительный может возникнуть вопрос о том, наблюдаемые остаточные смещения будет происходить лишь одним движением не применяются. Этот вопрос не был изучен в опытах сейсмостенде но исследованы с помощью аналитических моделей. Было установлено, что остаточные смещения, не обязательно повысится, так как колонна была повреждена в предыдущие землетрясения работает. Подробное описание аналитическая модель выходит за рамки настоящей работы и представлены в другом месте (Choi и др.. 2007). Некоторые примеры аналитических результатов, однако, описанных в данном документе, чтобы продемонстрировать тенденции. Анализ был проведен с использованием с одной степенью свободы нелинейных динамических моделей анализа с одной сосредоточенных нелинейных поворотная пружина размещены в базе. Эта модель была описана в "Аль-Фан и др. (2007). Цифры от 11 до 13 настоящей ответы перемещения по три землетрясения работает применяться на MN, вызывая пик соотношения дрейфа около 2%, 5% и 7% соответственно. Эти дрейфа соотношения соответствуют низким, средним и высоким уровнем нелинейности, соответственно.

В ответах приведены для одного землетрясения запустить накладывается на историю перемещения по той же работать, когда это движение является частью серии землетрясений движений с увеличением амплитуды. Это видно на рис. 11 (с пиком отношение дрейф примерно 2%), что индивидуальные и запустить несколько ответов были почти то же самое, как жить в маленьких остаточных перемещений в конце работает. Это объясняется тем, что остаточные смещения малы, когда уровень нелинейности является относительно низким. На рис. 12, где нелинейность умеренная, как движения привело к значительному остаточного смещения примерно 1%. В этом случае, несколько движений вызвало большой постоянный дрейф. Эта тенденция изменилась на рис. 13, в которой уровень нелинейности была относительно высокой (дрейф отношение более чем на 7%). На этом рисунке видно, что оба движения привело к значительному остаточных перемещений. Но одним движением вызвало большие постоянные перемещения. Различие в тенденции между рис. 12 и 13 объясняется динамические характеристики колонки в отношениях с теми, на входе движения.

Смягчение колонки в нескольких бежит можно разместить колонки в нижней энергетической части спектра реакции и привести к снижению максимальной и остаточной перемещений. Совершенно очевидно, что, однако, является то, что импульсивные движения приразломные землетрясения записи привело к значительному остаточного смещения, будь то движение было в виде единого движения или если он был частью нескольких движений ..

Данные, представленные в предыдущих разделах, показали, что направленность импульса в Ринальди движения толкнул столбца в одном направлении, и что не было достаточного импульса обратной нажать колонке назад. Единственным исключением из этой тенденции имели место в ETN, в котором остаточная смещений относительно невелики изначально и было впоследствии отменено. В больших движений, однако, большей остаточной сугробы были замечены даже в ETN, и эта тенденция была аналогичной, что и другие столбцы.

Остаточных данных для перемещения ETN и SETN показывают, что увеличение в продольном и поперечном подкрепление не всегда достаточно для снижения остаточных перемещений.

Поскольку Есть отсутствуют письменные указания для проектирования железобетонных колонн моста в отношении контроля остаточного смещения в текущем Колтранс SDC, и многие мосты, в том числе более 73% мостов в Калифорнии, в районе активных разломов, контроль остаточного смещения должно происходить на стадии проектирования. Фан и др.. (2007) представляет собой предварительную основу для рассмотрения остаточных перемещений в дизайне. Эта структура, однако, требует надежной остаточных спектров перемещения, которые еще предстоит разработать.

ВЫВОДЫ

Ответ условно железобетонных колонн под мостом приразломные землетрясений исследовали через сейсмостенде испытания модели моста четыре столбца. Следующие выводы:

1. Асимметричный высокой скорости распространения пульсовой амплитуды из-за прямой направленности вине нормальная составляющая nearfault движений может генерировать большие смещения в одну сторону. Как правило, это смещение лишь частично восстановить из-за отсутствия обратной импульсов, что приводит к значительной остаточной перемещения. Пример результатов анализа показали, что значительные остаточные смещения могут возникнуть даже тогда, когда одной записи землетрясения вместо нескольких движений применяется к модели.

2. Колонке разработан на основе текущей Колтранс приразломные положения показал 36%-ному снижению остаточного смещения по сравнению с колонки предназначены для дальнего поля землетрясений. Эта тенденция справедлива лишь для достаточно жесткой (в краткосрочном периоде) колонок.

3. Новый ARS кривой привело к значительному увеличению спектральной ускорение по сравнению с текущим ARS Колтранс кривой в периоды 1,25 сек и более. Увеличение спроса, однако, не приведет к снижению остаточного перемещения на большие период столбцов.

4. Просто добавить еще продольные и поперечные стали из-за увеличения спектрального ускорения с тем же уровнем пластичности цель была не достаточно для снижения остаточных перемещений. Остаточного смещения должен быть проверен на стадии проектирования, если мост в районе разлома.

5. Стали и бетона увеличивается за счет скорости деформации эффекты индуцированной импульсной записи приразломные были сопоставимы с увеличение прочности движениями дальнего поля земли.

6. Потенциала пластичности и пластического шарнира измеряется длина колонны подвергались приразломные землетрясения, были сопоставимы с колонн в том же масштабе испытан под дальней зоне землетрясения.

Авторы

Этот проект был организован Калифорнийского Департамента транспорта США (Колтранс) Грант 59A0439. Комментарии М. М. яшинский Махан из Колтранс и H. Гассеми о ФДА получают высокую оценку. Авторы также благодарны П. Лапласа, П. Лукас, Д. Хиллис структур УНР лаборатории, за их самоотверженную помощь в ходе тестирования пожать таблице.

Ссылки

Абрахамсон Н.А., 1998, "сейсмологической аспекты движений приразломные землей", 5 Колтранс сейсмических исследований семинар, Сакраменто, Калифорния, 18 июня, заседание I.

Абрахамсон Н.А., Сильва, WJ, 1997, "Эмпирические Ответ спектральных отношений Ослабление для мелкой коровых землетрясений", сейсмологической Письма исследований, с. 68, 94-127.

Калифорнийский департамент транспорта (Колтранс), 2004, "критерии сейсмостойкости", Сакраменто, Калифорния, 116 с.

Чой, H.; Саиди, M.; и Somerville, П., 2007, "Действие приразломные движения наземного и вины Разрыв по сейсмической реакции железобетонных мостов, Доклад № CCEER-07-06, Центр гражданских исследований сейсмостойкого строительства, Департамент гражданской и экологической инженерии, Университет штата Невада-Рено, Рено, Невада, декабрь, 551 с.

Чой, H.; Саиди, M.; Somerville, P.; и Эль-Azazy, S., 2005, "Мост сейсмических процедуры анализа для рассмотрения приразломные эффекты," бумаги 02-501, Proceedings, Колтранс научная конференция мост, Сакраменто, Калифорния, октябрь

Чопра, К., Chintanapakdee, C., "Сравнение Ответ SDOF Системы приразломные и Дальнего-Fault движений Землетрясение в контексте областях спектра," Инженерная землетрясения и структурной динамики, В. 30, 2001, с. 1769 - 1789.

Гибсон, N.; Filiatrault, A.; и Эшфорд, S., 2002, "Импульсное сейсмического отклика мост шарниры Колонка-Cap Beam," Структурные ACI Journal, В. 99, № 4, июль-август, с. 470-479.

Гамильтон, CH; Pardoen, GC; Kazanjy, RP и шлангов, Я. Д., 2001, "Экспериментальная и аналитическую оценку Простой мост структур, подвергнутых движений приразломные землей", Труды, Международная конференция "Инженерная механика и расчет, Кейптаун , Южная Африка, с. 993-1000.

Кавасима, K.; MacRae, GA; Hoshikuma, J.; и Нагая, К., 1998, "остаточный спектр Ответ перемещения," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 124, № 5, с. 523-530.

Kulkarni С. М., Шах, SP, 1998, "Отклик железобетонных балок при высоких скоростях деформации", ACI Структурные Journal, В. 95, № 6, ноябрь-декабрь, с. 705-715.

Лапласа, П., 2004, "RC-Shake V.2.2 Динамический анализ История Время Таблица УНР Shake и массовых Рог инерциальной системы", Департамент гражданской и экологической инженерии, Университет штата Невада-Рено, Рено, Невада, Август, 55 с.

Тихоокеанский сейсмостойкого строительства исследовательского центра, 2007, "равный Сильные движения База данных" (по состоянию на 4 апреля 2007).

Paulay, T., и Пристли, MJN, 1992, сейсмическая Дизайн железобетонных и каменных зданий, John Wiley

личного общения, 2005, между вторым автором и Калифорнийский отдел дизайнеров перевозки.

Фан, V.; Саиди, M.; Андерсон, J.; и Гассеми, H., 2007, "Near-Fault Влияние движения на железобетонные колонны моста," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 133, № 7 июля, с. 982-989.

Саиди M.; Чой, H.; Андерсон, J.; Phan, V.; Гассеми, H.; и Фридланде, I., 2005, "Технико-экономическое моста дизайн для движения вблизи-Fault землей", бумаги 27.1-27.7, Первый Американо-Португалия Международный семинар-Гранд Проблемы сейсмостойкого строительства, Lamego, Португалия, июль.

Somerville, П. Г., 2000, "Характеризация поля в ближней зоне землетрясения тряска," Труды американо-японского семинара по действию близкое землетрясение встряхивания, Пасадена, Калифорния, март

Somerville, П., 2002, "Характеризуя приразломные движениям по разработке и оценке мостов", третьей национальной конференции и семинара по мостов и дорог, Portland, OR, 29 апреля-1 мая.

Хун Чой моста инженер URS Corporation в Roseville, CA. Он получил степень бакалавра и магистра Университета Кенг Хи, Сеул, Корея, его MS от Oregon State University, Корваллис, OR, и защитил докторскую диссертацию в гражданской и экологической инженерии в Университете штата Невада-Рено, Рено, Невада, в 2008 году. Его исследовательские интересы включают структурные испытания, ремонт и модернизация сооружений, инженерных и землетрясения железобетонных мостов.

М. Saiid Саиди, ВВСКИ, является директором Университета Управления Дипломные работы и профессор гражданского

Павел Сомервилл является основным сейсмолог и руководитель Управления Пасадена URS Corporation. Он получил степень бакалавра в Университете Новой Англии, Австралии и степень магистра и докторскую степень в Университете Британской Колумбии, Ванкувер, Британская Колумбия, Канада. Его исследовательские интересы включают развитие физики основе сильных моделей прогнозирования движения.

Саад аль-Azazy является руководителем программы сейсмических исследований в Калифорнии Департамента транспорта США (Колтранс). Он получил диплом бакалавра в Каирском университете, Гиза, Египет, и его МС и доктора философии в Университете штата Огайо, Колумбус, штат Огайо. Его исследовательские интересы включают мост сейсмических модернизации и производительность новых мостов.