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逆断层地震近场地震动影响场和地表形变模拟 总被引：4，自引：0，他引：4
本文设计了一个MW7.0级地震的简单的逆断层有限移动源破裂模型,计算了断层周围64个观测点的加速度、速度和位移时程及峰值,简单讨论了近场地震动峰值、断层附近地表永久位移(或地表形变)的分布特点,并讨论了永久位移和地面运动速度大脉冲的关系。重点研究了断层附近三分量的永久位移(或地表形变)大小、方向和地震动作用特点。 相似文献
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地震对埋地管道破坏的方式一般有两种 :一种是地震波产生的地表差动造成管道接口的拉坏 ,另一种是场地永久地面变形 ,例如地表断裂、滑坡、沙土液化、震陷等对埋地管道造成的破坏。坚固而有韧性的钢管道一般能经受住地震动的考验 ,但不能抵御断层作用和地面破坏所产生的较大的永久地面位移。在以梁模型为基础的分析方法中 ,Newmark-Hall法和肯尼迪 (R.P.Kennedy)法是最具有代表性的。其中 Newmark-Hall方法具有简单明了、易于手算而被工程界广泛接受 ,并被我国 (SYJ840 1 -91 ,1 991 )及美国输油(气 )抗震规范 (Guidelines for the Sei… 相似文献
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根据管道性能设计的理念,现行管道抗震设计规范规定现行输油气管道重要区段和一般区段的设防断层位移分别为预测的最大位移值和平均位移值,目前的断层位移估计方法一般给出的只是断层未来一百年的最大位移值,而不能给出平均位移值。针对此问题,本文综合国内外发震断层在地表的同震位错分布调查结果,总结分析了断层同震位错沿断层地表破裂走向的分布形态特点,并通过对实际震例中不同计算方法得到的平均位移进行对比分析,得到了断层的平均同震位错量与断层最大同震位错量的比值关系。基于国内外地震断层位移的大量数据,考虑一定的安全系数,本文建议采用预测断层最大位移值的2/3作为一般区段输油气管道的设防断层位移。 相似文献
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论述了断层地表永久位移概率地震危险性分析方法的发展过程和应用现状，指出了断层地表破裂预测模型研究的意义。根据我国最近的活动断层地表破裂震后调查结果，基于走滑型断层地表破裂数据，拟合了地表破裂预测模型。采用地震活动性模型和地表破裂预测模型，计算了则木河断裂地表迹线上的永久位移危险性曲线，对预测模型在工程场地地震危险性分析中的应用，提出了建议。 相似文献
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跨越活动断层的桥梁和隧道等工程结构面临巨大的地震风险，断层破裂产生的脉冲效应和永久位移是造成跨断层结构破坏的主要原因。研究跨断层工程的地震响应并采取相应的抗震设防措施显得十分重要，而合理的地震动输入是揭示跨断层结构地震破坏机理的基础。但目前缺乏跨越断层两侧的实际地震动记录，各类规范也没有提供合理的面向跨断层工程的输入地震动的模拟方法。为了分析跨断层工程输入地震动的研究现状，文中总结了相关研究提出的断层区域地震动的几种模拟方法，重点对基于脉冲函数和基于断层物理机制的方法进行详细介绍，分析其特点和存在的问题；综述了在上述方法模拟的断层地震动激励下跨断层梁式桥、缆索承重桥梁的地震响应特征。结果表明：断层地震动非常复杂，模拟方法不仅需要考虑脉冲效应、上下盘效应以及永久位移特征，而且应合理地考虑断层两侧地震动的空间相关性和相干性，才能为跨断层工程提供合理的输入地震动。 相似文献
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沉积盆地与近断层地震共同作用会增加地震破坏的风险水平,尤其是盆地下方直下型断层发震情况。采用动力学震源模型刻画断层破裂发震过程,开展沉积盆地直下型断层谱元法地震动模拟研究,探讨不同断层面初始剪应力和成核区位置下三维沉积盆地地表响应规律。研究结果表明,断层面应力降对盆地地表地震动的影响显著,在断层面强度一定的情况下,随着初始剪应力的增大,即应力降增大,盆地地表峰值响应增大,原因在于应力降的改变影响了断层破裂释放能量,进而引起断层破裂速度改变,最终导致盆地地表响应发生变化;改变断层面成核区位置会对盆地内部地震动分布规律产生影响,当成核区位置从断层中间向断层左侧移动时,盆地左侧地震动逐渐减小,而右侧地震动逐渐增大,最终表现为盆地右侧地震动显著高于盆地左侧,原因在于改变成核区位置后,导致近断层地震动的方向性效应发生变化。 相似文献
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《国际地震动态》2019,(11)
正十五期间,我国累计部署约2 000个强震动台站,台站分布密度增加,观测技术得到很大发展。我国即将实施"国家地震预警与烈度速报工程"建设,建成后台网台间距将达到20—40 km,资料能够快速获取。但强震动数据在滑动分布反演方面尚未应用于地震应急和灾害评估中。强震动数据大量应用于实时或者近实时地震动预测系统中,在实时场地放大系数研究方面,现有研究大多利用标量值来表征场地放大系数,缺少实时校正依赖于频率的场地放大系数的研究,期望通过研究改进实现在地震应急与地震动预测中发挥重要作用。本文围绕强震动数据深入应用于断层滑动分布反演和地震动预测方面,主要研究了快速基线校正获取可靠永久位移的方法、利用近场位移进行快速滑动分布反演、实时校正依赖于频率的场地放大系数3个方面的内容。论文主要取得了以下认识和成果:(1)分析了强震动记录基线漂移的原因,总结了国内外提出的基线校正方法,针对现有基线校正方法自动化程度低,难以快速获取近场位移的问题,改进和完善了自动基线校正方法,形成了针对国内外多种强震动仪器记录数据进行快速处理获取永久位移的能力,并利用改进的基线校正方法对不同强震动台网的强震动数据进行处理,并与附近GPS台站记录的位移对比,验证了计算结果的可靠性。研究显示改进的方法能够获得近场专业强震动仪记录到的强震动记录的永久位移,同时也检测到P-alert台网近场永久位移偏离严重,显示大地震发生时MEMS传感器记录强震动数据可能难以恢复可靠近场永久位移。(2)总结了均匀半空间和水平成层半空间的同震位错理论和反演理论及方法。利用台湾CWB和NCREE强震动台网记录到的近场永久位移数据、GPS数据、 Sentinel-1A和ALOS-2In SAR数据基于单断层模型和双断层模型分别反演与联合反演得到了美浓地震滑动分布结果,对比分析不同模型下反演结果,显示本次地震单一发震断层模型结果更加合理。研究显示地震以倾滑为主,主要滑动破裂集中在9—15 km之间,并没有延伸到地表,破裂主要发生在震中西北区域,近地表最大滑动量为0.95 m,最终矩震级为6.29,平均应力降为1.21 MPa,最大应力降为6.31 MPa。(3)利用日本F-net测震数据基于考虑震源时间函数效应的矩张量反演方法反演得到了熊本主震的震源机制解。利用日本K-net和Kik-net强震动台网记录的近场永久位移、ALOS-2In SAR数据、Geonet位移数据分别建立单一断层和分段式断层模型进行滑动分布单独反演与联合反演研究,显示分段式断层模型结果更加合理,滑动分布主要在震中东北方10—30 km间,同时震中附近具有较大的滑动量,破裂延伸到地表,分段1断层模型平均滑动量为2.19 m,最大滑动量6.00 m,平均应力降19.66 MPa,最大应力降90.75 MPa。分段2断层模型平均滑动量约1.48 m,最大滑动量为4.00 m,平均应力降为15.72 MPa,最大应力降为116.62 MPa,矩震级为7.04,破裂过程在阿苏火山西南段结束。基于K-net和Kik-net快速获取的永久位移反演滑动分布结果和基于Geonet GPS位移数据、Sentinel-1A In SAR形变数据反演得到滑动分布结果都比较一致而且可靠,研究显示大震后利用高密度强震动台网后快速获取滑动分布用于震后应急响应和灾害评估是切实可行的。(4)系统总结了国内外场地放大系数校正研究现状,显示利用标量数值来校正场地放大系数的方法不能产生依赖于频率的放大系数,因此,研究实时校正依赖于频率的场地放大系数,设计因果递归无限脉冲响应滤波器(IIR)来建模场地放大系数,完成了软件实现。收集了Kiknet IBRH10与IBRH19两个台站208次地震的强震动记录,利用谱比法得到了井下台站和地面台站之间的相对场地放大系数,设计IIR滤波器对井下观测数据滤波模拟得到了自由地表地震动。利用谱比法计算IBRH10和IBRH19两个台站间的相对谱比,设计因果递归滤波器实现场地放大系数,模拟得到了IBRH10台的加速度时程和傅里叶谱。统计分析所有观测数据和模拟数据的仪器地震烈度,发现预测准确程度有较大提高。本方法很好的改进了加速度时程和仪器地震烈度的预测。为场地放大系数的实时校正提供了一种比较准确的计算方法。(5)以熊本地震为例,基于联合反演滑动分布结果,利用随机有限断层方法模拟得到了熊本地震KMMH12台站与KMMH13台站的基岩加速度时程,提出将IIR方法引入到随机有限断层地震动模拟。通过熊本地震两个台站从井下到地表的模拟和自由地表台站之间的模拟,均取得了较好的模拟结果,验证了方法的有效性。将相关工作结合起来,对更加准确的预测地震动场有重要的支持作用。 相似文献
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Mark A. Hemphill-Haley 《地震地质》2000,22(1):96
本文提出一种利用位移资料估计古地震 (史前地震 )震级的方法。现在估计古地震震级通常是根据地表破裂长度与矩震级的关系 ,需要确定同震地表破裂的总长度或者断层分段模型。但地表破裂总长度很少能够准确地测量 ,断层分段模型则有很大的不确定性而不可定量化。虽然在表示历史地震震级时用地表破裂长度比用位移好 ,但古地震研究能较好地提供断层某一位置的位移量。本文提出的方法的关键是考虑了对 1 4个现代地震观测得到的位移量的可变化性 ,这样可估计出古地震震级的不确定性。分析表明 ,这种不确定性以渐近线方式靠近破裂的自然可变化性 ,于是有 5至 1 0个点的位移测量值便足以判定古地震的特征。本文结论是由相当于原始破裂长度 1 0 %的断层崖采样就可提供合理估计地震震级所需要的数值。用1 992年ＬａｎｄｅｒｓＭｗ7 3地震和 1 95 4年ＤｉｘｉｅＶａｌｌｅｙＭＳ6 8地震的随机采样资料对该方法进行了检验 ,所得到的震级估计值与实际值很接近。根据地表破裂位移测量估计古地震的震级(摘要)@Mark A.Hemphill-Haley @Ray J.Welodn 相似文献
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易损性分析是评估不同强度地震作用下混凝土重力坝各级破坏概率的有效方法。目前重力坝易损性分析通常假定地震波为垂直入射,然而在近断层区域,地震波往往是倾斜入射的,地震波斜入射对重力坝地震响应有显著影响。从太平洋地震工程研究中心数据库选取16条地震动记录,采用黏弹性人工边界结合等效节点荷载实现SV波斜入射波动输入。采用增量动力分析方法对地震动峰值加速度进行调幅,以印度Koyna混凝土重力坝为研究对象,以坝顶相对位移为抗震性能指标,建立SV波斜入射下重力坝不同震损等级的易损性曲线。结果表明,与垂直入射相比,相同震损等级和相同地震动强度下,斜入射时重力坝破坏概率减小;当PGA接近重力坝实际遭受的地震动强度时,入射角为15°和30°时破坏概率与垂直入射相比最大减小率分别为27.3%和68.2%;各地震强度下,15°和30°斜入射相对于垂直入射的破坏概率差异值最大分别达36.6%、83.9%。因此,混凝土重力坝抗震性能分析应考虑地震波斜入射的影响。研究结果也可为近断层区域混凝土重力坝安全风险评估提供参考。 相似文献
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地震动参数是表征地震动特性(振幅、频率和持时)的重要度量参数。目前使用最多的地震动参数主要有峰值加速度和谱加速度等,然而,任何单一地震动参数都不能全面有效地反映所有的地震动破坏特征(如峰值加速度仅反映振幅)。为了更加全面地描述地震动特征及其潜在的破坏作用,满足工程应用的需求,科学家们一直在寻找能够表征地震动多种属性和特定地震破坏的地震动参数。经研究发现,阿里亚斯烈度Ia(Arias Intensity)、累积绝对速度CAV(Cumulative Absolute Velocity)及Newmark位移在地震诱发滑坡预测、沙土液化评估、地震灾害损失估计以及地震危险性分析等方面优于峰值加速度,因此,开展Ia、CAV和Newmark位移的特征研究及与其相关的地震危险性分析方法研究对于拓展我们对地震动特性的认识和提高地震灾害预测水平具有重要的科学意义和应用价值。本文我们根据汶川地震的177个台站的528条可用记录的强震数据,在对地震记录进行基线校正后计算了地震动参数Ia、CAV及Newmark位移,并研究了这些地震动参数的相关特征,最后我们还开展了基于Ia、CAV及Newmark位移的概率地震危险性分析方法研究。我们研究了汶川地震la的空间分布特征、衰减特征、近断层特征以及la与其他地震动参数的相关性。在空间分布特征研究中,我们比较了竖向和水平向la值的差异,统计了二者的比值分布及随距离的变化特征;对于垂直断层走向和平行断层走向的la值也做了同样的工作。在衰减特征方面,我们主要研究了3种场地类型下的la衰减特征及其与现有la预测模型的比较,指出了他们之间的差异并分析了导致差异的原因。在近断层特征方面,主要研究了上盘效应和方向性效应对1a的影响。最后我们研究了la与PGA和Housner烈度的相关性,建立了la与PGA和Housner烈度之间的经验关系式,并分析了场地条件对地震动参数之间相关性的影响。我们对CAV也同样研究了其空间分布特征、衰减特征、近断层特征以及CAV与其他地震动参数的相关性。特别地,我们还研究了标准CAV的衰减特征和其与PGA的相关性,分析了场地条件对它们的影响。另外,我们简要分析了汶川地震Newmark位移的衰减特征及其与PGA和la的相关性。本文中我们还开展了基于Ia、CAV的概率地震危险性分析方法研究,开展了基于Newmark位移的概率地震滑坡危险性分析方法研究,梳理了相关的理论、方法,建立了相关的技术框架,编制了计算程序并在典型地区进行了试算。本文的研究对我们认识汶川地震乃至我国西部地震地质构造环境下地震的Ia、CAV及Newmark位移的相关特征具有重要的科学意义。建立的相关概率地震危险性分析方法的技术框架对于提高我国的概率地震危险性分析水平和地震灾害预测水平具有重要的应用价值。 相似文献
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Shaking hazard compatible methodology for probabilistic assessment of permanent ground displacement across earthquake faults 总被引：2，自引：0，他引：2
A methodology for probabilistic hazard assessment of permanent displacement across faults caused by earthquake rupture is presented, compatible with region specific models for ground shaking hazard in California, developed earlier by the authors and coworkers. Assessment of permanent dislocations across faults is important for the design and retrofit of highway bridges and tunnels crossing faults, as well as for other lifelines crossing faults, such as aqueducts, water and gas lines, etc. The methodology is illustrated for two strike-slip faults (prototypes of Class A and Class B faults in California), for 50 years exposure. The illustrations show that, for given seismic moment rate, the hazard estimates are quite sensitive to how the seismic moment is distributed over earthquake magnitudes. They also show that the hazard is small even for very small levels of displacement, in contrast to ground shaking hazard, which is due to the fact that only one fault contributes to the hazard and not every event on that fault necessarily affects the site. 相似文献
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Deterministic and probabilistic seismic hazard analyses should be complementary, in the sense that probabilistic analysis may be used to identify the controlling deterministic design‐level earthquake events, and more sophisticated models of these events may then be developed to account for uncertainties that could not have been included directly in the probabilistic analysis. De‐aggregation of the tentative uniform hazard spectra (UHS) in Hong Kong resulting from a probabilistic seismic hazard assessment (PSHA) indicates that strong and major distant earthquakes, rather than moderate local earthquakes, make the largest contribution to the seismic hazard level within the natural‐period range longer than 0.3 s. Ground‐motion simulations of controlling events located 90 and 340 km from Hong Kong, taking into account uncertainties in the rupture process, reveal that the tentative UHS resulting from the PSHA may have significantly underestimated the mid‐to‐long period components. This is attributed mainly to the adoption of double‐corner source‐spectrum models in the attenuation relationships employed in the PSHA. The results of the simulations indicate clearly that rupture directivity and rupture velocity can significantly affect the characteristics of ground motions, even from such distant earthquakes. The rupture‐directivity effects have profound implications in elongating the second corner period where the constant velocity intersects the constant displacement, thus increasing the associated displacement demand. However, demands for acceleration and velocity are found to be not sensitive to the presence of the directivity pulses. Ground pulses resulting from forward rupture directivity of distant earthquakes have longer predominant periods than the usual near‐fault directivity pulses. These long‐period pulses may have profound implications for metropolises, such as Hong Kong and others in Southeast Asia, having large concentration of high‐rise buildings. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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Characteristics of amplitude and duration for near fault strong ground motion from the 1999 Chi-Chi, Taiwan Earthquake 总被引：2，自引：0，他引：2
A great number of free-field ground motion records are obtained during the 1999 Chi-Chi, Taiwan, earthquake. Records from 130 near fault free-field stations within 55 km to the causative fault surface are used as database, and characteristics of earthquake peak ground acceleration, velocity, displacement and duration are analyzed. According to this study, near fault ground motions are strongly affected by distance to fault, fault rupture directivity, site condition, as well as thrust of hanging wall. Compared with empirical strong ground motion attenuation relations used in China, US and Japan, the PGAs and PGVs recorded in this earthquake are not as large as what we have expected for a large earthquake as magnitude 7.6. However, the largest PGV and PGD worldwide were recorded in this event, which are 292 cm/s and 867 cm, respectively. Caused by nonlinear site effects of soil, peaks and corresponding ratios on E-class site were markedly different from those on other sites. Just as observed in historic earthquakes, fault rupture directivity effects caused significant differences between peaks of ground motion of two horizontal components, but took very slight effects on the duration of ground motion. The significant velocity pulses associated with large PGVs and PGDs, as well as large permanent displacements, which may result from the large thrust of the hanging wall, became the outstanding character of this event. Based on this study, we point out that 3D waveform modeling is needed to understand and predict near fault ground motion of large earthquakes. 相似文献
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The effect of the fault rupture zone traversing a seismically isolated bridge is investigated utilizing a finite element model of a section of the Bolu Viaduct and a set of synthetic broadband strong ground motions simulated for the Bolu Viaduct site due to the 1999 Duzce earthquake. Both the original and a potential retrofit seismic isolation system designs are considered in the analyses. The results show double isolation system demands when fault crossing is considered, as compared to the case where fault crossing is ignored. The pier drift demands, however, remain comparable in both cases. Furthermore, the location of fault crossing along the bridge length, as well as the fault orientation with respect to the bridge longitudinal direction are shown to influence substantially the response of the seismically isolated bridge. Isolation system permanent displacements are greatly influenced by the restoring force capability of the isolation system when fault crossing effects in the excitations are ignored. In the case of fault crossing, the permanent displacements of the isolation system are dominated by the substantial permanent tectonic displacement along the fault trace which is imposed upon the structure. The results of this study contribute to developing a better understanding of how seismically isolated bridges respond when traversed by fault rupture zones. The lack of analyses and design guidelines for bridges crossing faults in international standards renders this study a useful reference for the profession. 相似文献
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基于数值格林函数法的近场强地震动数值模拟方法,以1994年Northridge地震断层面上位错量的不均匀分布模式和该地区的地层剪切波速度结构为震源模型和计算模型,做了两个方面的模拟研究:(1)直立走滑断层(断层倾角为90°)情况下,模拟分析了有限断层单侧破裂模式和双侧破裂模式对强地震动特征——破裂方向性和上盘效应的影响;(2)对于倾斜断层(倾角为45°),模拟分析了正断层、逆断层和走滑断层情况下,单侧破裂模式对其强地震动主要特征——破裂方向性效应和上盘效应的影响.结果表明:断层的破裂方式直接影响着地表地震动峰值和矢量分布;在近场区无论直立断层还是倾斜断层,其地表地震动峰值分布所表达的破裂方向性效应显著,位于破裂传播前方的地震动强度大,反映了波前被压缩的趋势,破裂后方地震强度明显变小;倾斜断层引起的上盘效应明显,NS向分量和竖向分量的地表地震动峰值的最大值出现在上盘靠近断层迹线处,EW向分量的峰值在断层迹线两侧呈不对称分布,且逆断层引起的地震动峰值最大,走滑断层的次之,正断层的最小. 相似文献
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We developed a recipe for predicting strong ground motions based on a characterization of the source model for future crustal earthquakes. From recent developments of waveform inversion of strong motion data used to estimate the rupture process, we have inferred that strong ground motion is primarily related to the slip heterogeneity inside the source rather than average slip in the entire rupture area. Asperities are characterized as regions that have large slip relative to the average slip on the rupture area. The asperity areas, as well as the total rupture area, scale with seismic moment. We determined that the areas of strong motion generation approximately coincide with the asperity areas. Based on the scaling relationships, the deductive source model for the prediction of strong ground motions is characterized by three kinds of parameters: outer, inner, and extra fault parameters. The outer fault parameters are defined as entire rupture area and total seismic moment. The inner fault parameters are defined as slip heterogeneity inside the source, area of asperities, and stress drop on each asperity based on the multiple-asperity model. The pattern of rupture nucleation and termination are the extra fault parameters that are related to geomorphology of active faults. We have examined the validity of the earthquake sources constructed by our recipe by comparing simulated and observed ground motions from recent inland crustal earthquakes, such as the 1995 Kobe and 2005 Fukuoka earthquakes. 相似文献
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A comparative study of bridge damage due to the Wenchuan, Northridge, Loma Prieta and San Fernando earthquakes 总被引：2，自引：1，他引：1
George C.Lee 《地震工程与工程振动(英文版)》2009,8(2):251-261
A comparative study of selected bridge damage due to the Wenchuan, Northridge, Loma Prieta and San Fernando earthquakes is described in this paper. Typical ground motion effects considered include large ground fault displacement, liquefaction, landslide, and strong ground shaking. Issues related to falling spans, inadequate detailing for structural ductility and complex bridge configurations are discussed within the context of the recent seismic design codes of China and the US. A significant lesson learned from the Great Wenchuan earthquake, far beyond the opportunities to improve the seismic design provisions for bridges, is articulated. 相似文献
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从断层时间尺度、活动性、场地效应等方面阐述跨断层桥梁的定义与内涵;从"功能性"、"制约性"、"地表破裂变异性"、"设计缺陷"4方面分析跨断层桥梁"不得不"面临较大的地震破坏风险的原因;最后以1979年Imperial Valley地震中El Centro台阵收集到的强震记录为基础,对断层破裂强震记录特征及地震动传播机理进行分析,研究断层两侧地面运动分布规律,建议跨走滑断层桥梁的地震动输入方向。本文研究结果对促进跨断层桥梁抗震设防具有借鉴意义。 相似文献