Σεισμική απόκριση γέφυρας επί εδαφικής κοιλάδας

Abstract

Στο πρώτο μέρος εξετάζεται η σεισμική απόκριση κοιλάδας με ανομοιογενές έδαφος. Αρχικά, περιγράφονται οι μηχανισμοί ενίσχυσης που δημιουργούνται σε μια κοιλάδα με ομοιογενές έδαφος και παρατίθενται τυπικά αποτελέσματα τόσο για τη θεώρηση ελαστικού όσο και για τη θεώρηση μή-γραμμικού εδάφους. Έπειτα, εξετάζεται πώς επιδρά η ανομοιογένεια του ελαστικού εδάφους συγκρίνοντας τα αποτελέσματα του ομοιογενούς εδαφικού προφίλ με ένα ανομοιογενές στο οποίο η ταχύτητα των διατμητικών κυμάτων αυξάνεται γραμμικά με το βάθος. Η επίδραση της κατανομής της ταχύτητας εξετάζεται συγκρίνοντας τα παραπάνω αποτελέσματα με ένα “παραβολικό” και ένα “υπερβολικό” ανομοιογενές εδαφικό προφίλ. Οι παραπάνω συγκρίσεις επαναλαμβάνονται και για τη θεώρηση μή-γραμμικού εδάφουςφουσ. Στο δεύτερο μέρος διερευνάται η σεισμική απόκριση γέφυρας εδραζόμενης σε κοιλάδα με ομοιογενές έδαφος. Επιλέγεται η μελέτη δυο στατικών προσομοιωμάτων για τη γέφυρα, καθώς και δυο διαφορετικών θέσεων έδρασής της στην κοιλάδα. Στην περίπτωση που το έδαφος είναι ελαστικό, διαπιστώνεται η ιδιαίτερα μεγάλη καταπόνηση της γέφυρας και το πρόβλημα αποδομείται προκειμένου να κατανοηθούν τα αίτια της καταπόνησης αυτής. Και στην περίπτωση του μή-γραμμικού εδάφους, η καταπόνηση για την ακραία θέση της γέφυρας στην κοιλάδα προέκυψε έντονη, παρά τον ευεργετικό ρόλο της ανελαστικότητας του εδάφους. Επίσης, λόγω των παραμενουσών παραμορφώσεων του ανελαστικού εδάφους, η κατανομή των εντατικών μεγεθών στο φορέα μετά το τέλος της διέγερσης προκύπτει σημαντικά διαφορετική από ότι στο τέλος της στατικής φόρτισης.

In the first part, the seismic response of a valley with inhomogeneous soil is examined. Firstly, the amplification mechanisms which exist in a valley with homogeneous soil are described and typical results for elastic and for non-linear soil are given. The effect of the soil inhomogeneity is investigated by comparing the results of the elastic homogeneous soil profile with those of an inhomogeneous profile in which the velocity of the shear waves is a linear function of the depth. These results are also compared with a “hyperbolic” and a “parabolic” inhomogeneous profile, so that the effect of the shear wave velocity distribution is examined. The above mentioned comparisons are repeated for the case of soil non-linearity. In the second part, the seismic response of a bridge on the top of a sedimentary valley with homogeneous soil is examined. Two configurations and two different positions of the bridge in the valley are chosen. In the case of the elastic soil, significant moments occur at the bridge piers, and the problem is decomposed, so that the reasons for such an occurrence are understood. Also in the case of soil non-linearity, when the bridge is placed at the edge of the valley, significant moments continue to exist despite the beneficial role of the soil non-linearity. Moreover, because of the permanent deformation of the non-linear soil, the distribution of the internal forces of the bridge after the end of the excitation is remarkably different from that at the end of the static loading.