Dynamisk modelering af en bro udsat for seismiske bølger

Studenteropgave: Speciale (inkl. HD afgangsprojekt)

  • Jon Andre' Adsersen
4. semester, Bygge- og anlægskonstruktion, Kandidat (Kandidatuddannelse)
I denne kandidatopgave undersøges udbredelsen af seismiske bølger op gennem et givet
antal jordlag og videre igennem en brokonstruktion med en total længde på 2 km. Det
er kun horisontale forskydningsbølger der undersøges, da horisontale accelerationer
er mest kritisk for de fleste konstruktioner i forhold til vertikale accelerationer. For
seismisk design har lokale dæmpnings- og isærforstærknings effekter stor betydning
mht. udbredelsen af seismiske bølger.
Bølgeudbredelsen gennem bløde jordlag er modeleret ved brug af en endimensional
dynamisk lineær viskoelastisk semi-analytisk Domain Transformation Method (DTM)
model, samt ved brug af en dynamisk viskoelastisk endimensional Finite Element
Method (FEM) model. Resultaterne for de to modeller er sammenlignet for at evaluere
modellerne, og de stemmer godt overens. Modellerne er løst i frekvensdomænet for
at gøre det muligt at anvende hysteretisk dæmpning, som er anset for at være en
udmærket dæmpningsmodel for jord. En delvis lineær model er introduceret i FEM
modellen for at tage hensyn til reduktion af tangentforskydningsmodulet samt forøgelse
af dæmpningsfaktoren ved stigende forskydningstøjninger.
Jordskælvsdata fra jordskælvet i Aqaba 1995 er anvendt. Responsen fra de anvendte
jordlag er bestemt og derefter brugt som input til de bropiller, som står på de bløde
jordlag. Der sker betydelig forstærkning, når jordskælvet udbredes op gennem de bløde
jordlag. Bølgeudbredelsen for broen er bestemt ved anvendelse af en tredimensional
dynamisk viskoelatisk FEM model. Både tryk, vridnings samt forskydningsbølger kan
modelleres med modellen.
Et lille parameterstudie er udført, hvor den horisontale retning for de seismiske bølger
varieres. En anden parameter som varieres er den tilsyneladende hastighed som de
seismiske bølger udbreder sig med gennem klippen under de bløde jordlag. Variation
af denne parameter medfører en forsinkelse af signalet fra bropille til bropille. Resultatet
af parameter studiet viser, at en udbredelses retning langs med broen er mest kritisk.
Nogle af bropillerne er placeret i vand, hvorfor hydrodynamisk masse er anvendt i
modellen.
SprogEngelsk
Udgivelsesdato10 jun. 2013
Antal sider37
ID: 77394539