考虑土层非线性效应的四川地区场地放大系数模型

为研究四川地区场地放大效应对地震动的影响,选取了该地区105个场地的钻孔资料和897条强震记录,结合强震数据分析和等效线性化计算结果讨论了地震动强度、场地条件对地震动场地放大的影响,建立了考虑土层非线性反应的场地放大系数模型,并探讨了模型在地震动估计中的应用效果。对模型结果的分析表明:当地震动强度较小时,场地放大系数随Vs30增大而减小,减小的幅度与反应谱的周期相关,当周期为0.2 s时,减小得最为显著;当地震动强度较大时,在同一场地上,场地放大系数随地震动强度增大而减小,减小的幅度与反应谱的周期相关,当周期大于1 s时,场地放大系数与地震动强度无关;此外,土层非线性反应对地震动的影响随场地变硬而不明显,当Vs30大于500 m/s时,可忽略这一影响。与只考虑线性场地反应影响的地震动衰减关系相比,利用本文模型建立的地震动衰减关系可显著地减小估计四川地区地震动时的标准差,尤其对于近场短周期地震动减小幅度可达12%。     

基于强震数据的场地反应项分析及地震动参数预测

场地反应项是描述场地地震反应特征的定量指标，也是标识场地自身频谱特性的特征量。选取新西兰南岛Canterbury地区20个地震台站，搜集2010~2012年14次强震记录210条，借鉴现有的基于单台地震数据的地震动残差分析方法及FA 2010和BA 2008两个地震动预测方程，研究选取台站的场地反应项曲线（δS2Ss值）。结果显示δS2Ss值与场地条件及沉积土层特性相关，与选取的地震动预测方程基本无关；δS2Ss值越大场地对地震动的放大效应越明显；反之，δS2Ss值越小场地减震效应越明显。采用地震动预测方程预测具体特定场地的地震动参数时，其结果存在一定的偏差和不确定性，通过场地δS2Ss值对预测值进行修正，将场地自身地震反应特性考虑到地震动参数估计中；相对于地震动预测方程的预测值，δS2Ss值修正的地震动参数更吻合实际观测值。研究可以期为考虑场地效应的特定场地地震动参数预测以及特定场地PSHA计算提供一条可靠的途径。     

喀什国际免税广场设计地震动参数的确定

根据地震危险性概率分析结果,以基岩加速度反应谱和峰值加速度为目标,用数值模拟的方法合成基岩地震动时程,作为基岩地震动输入波,并根据场地土层结构、土动力学参数建立场地地震反应分析模型,对各模型进行地震反应分析计算,得到的地表地震动参数满足设计要求。     

季节性冻土和多年冻土对场地地震反应的影响

季节性冻土和多年冻土的存在，对场地的地震反应将产生一定的影响。根据一维波动理论，应用水平层状场地地震反应的等效线性化有关程序，对季节性Ⅰ，Ⅱ类场地的冻土区和多年冻土区在不同地震波作用下的反应进行计算，分析冻土层的变化对场地地震反应的影响。计算结果表明：在季节性冻土区，冻土层使自由场地的地面峰值加速度减小，且随冻土地温降低，冻土厚度增大、地面的加速度减小。对Ⅱ类场地的冻土层影响大于Ⅰ类场地；在多年冻土区，冻土层厚度越大，Ⅱ类场地的地面加速度越小，而在Ⅰ类场地上没有此规律。多年冻土上界以上为融土时，地表面的加速度峰值比上界以上为季节性冻土时要大。     

冻土层对黄土地基水平受荷桩承载力影响研究

通过有限元数值模拟研究了季节冻土区冻土层对黄土地基水平受荷桩承载力的影响规律。研究表明:单桩水平承载力受冻土层厚度和桩径影响显著,随冻土层厚度的增大而增大,但增加的幅度减小;随桩径的增大而近似线性地增加,且冻土层厚度越大,随桩径增大的幅度越大。提出了基于变形控制的不同冻土层厚度、不同桩径水平受荷桩承载力特征值修正系数。基于计算结果进一步对修正系数进行拟合,得到了季节冻土区黄土地基水平受荷桩承载力特征值修正系数表达式,可供冬季检测单桩水平承载力参考。     

泉州东、西塔场地抗震性能评价和场地地震动参数估计

本文首先结合东、西塔场地实际情况,对其场地类别、地基震害进行评判;然后采用综合概率法对工程场地进行地震危险性分析;最后结合试验测定的场地岩土力学性能,采用一维等效线性化波动法计算地震动土层反应,得到供结构地震反应分析的场地地震动参数。     

钢筋混凝土大底盘工程场地地震响应分析

水平土层场地尤其是特殊地形的场地地震响应计算是工程场地安全性评价的重要内容。本文以上海某在建超高层建筑中钢筋混凝土大底盘工程场地为背景,对其深覆盖土层场地进行了地震响应计算分析。为研究地震作用下刚性大底盘可能产生的地震动摆动效应,采用工程场地地震安评报告提供的3条地震波进行了一致激励和行波激励的地震响应分析。计算结果表明,混凝土大底盘具有刚体运动的特点,且具有一定的摆动效应,地震动强度越小,地震波激励方式引起的摆动效应差异越大。行波激励下底盘各点水平加速度响应较一致激励有所减小,按沿基岩一致地震输入进行土层地震反应分析偏于安全。     

地震动时-频特性对土层场地地震反应的影响

地震动非平稳特性对土层反应有重要影响。为了能够近似定量控制基岩地震动输入特性,文章首先基于时-频包线函数建立能够表征地震动频率非平稳特性的地震动拟合方法;然后选择3条主频率变化不同的加速度记录,引入两种不同的包线函数分别模拟地震动强度或频率非平稳特性,设计了用于土层地震反应分析的三种输入方案,拟合完成42条加速度时程;最后,采用非线性场地反应计算方法对三类土体模型进行计算,分析基岩地震动频率非平稳性对地表PGA和加速度反应谱的影响。结果表明:(1)文章基于时-频包线函数建立的地震动拟合方法能够近似定量控制目标地震动强度与频率非平稳特性,可用于基岩地震动输入的拟合;(2)当基岩地震动主频率变化显著时,不考虑频率非平稳则存在低估地表地震反应的风险,且场地越硬、基岩峰值越大,低估程度越显著;(3)地震动频率时变特征对土层地表反应谱高频部分(2～5Hz)的影响与地震动高频成分集中的时间和土层性质相关:当基岩地震动高频成分集中在强震段时,采用仅考虑强度非平稳的拟合方法可在较硬场地得到相对保守的结果;(4)地震动频率随时间的变化对反应谱放大系数的影响与场地类型和反应谱周期有关,当基岩峰值较大时,对...     

近场强震作用下上海地区百米高层建筑地震动反应分析

首先,依据汶川地震中不同震中距基岩地震波记录,选取假设上海近场发生M8.0级强震时的基岩地震波.然后,对上海某百米高层建筑场地进行深覆盖土层地震反应分析,获得该场地在近场强震时的地表波.最后,以此百米高层建筑为例,分析该结构在此地表波作用下的地震动反应特点,从而评估近场强震对上海高层建筑的影响.分析结果表明:结构在双向地震动作用下的反应与单向地震动作用下的反应有明显不同.其中,地震动垂直分量对结构顶层节点竖向反应放大作用显著;地震动水平分量对结构顶层节点三个方向反应都有放大效应;地震动水平分量对结构层间位移角起决定性作用;地震动水平分量对结构底层角柱内力的影响大于地震动垂直分量对其的影响.     

软土夹层厚度对场地地震反应特征影响研究

以江苏典型地层分布和某工程场地为原型,结合地层参数,针对软土夹层在埋深不变的情况下,计算厚度分别为3m、5m和9 m的3个剖面来分析软土夹层的埋深和厚度对地表地震动参数的影响,文中选用El Centro时程曲线进行场地地震反应分析。结果表明:软土夹层厚度对地震动的加速度峰值Amax、特征周期Tg的影响较为明显;地震动加速度峰值随着软土夹层厚度的增加而减小,速度峰值随其增加而减小,位移峰值随其增加而增加;反应谱峰值随其增加而减小,反应谱峰值所对应的周期随着厚度的增加而增加;特征周期随软土夹层厚度的增加而增加。     

地震基岩面的选取对深厚场地地表地震动参数的影响

地震基岩面的选取对场地设计地震动参数取值的合理性有重要影响。以苏州城区的钻孔剖面为研究对象,选取剪切波速介于400~800 m/s的9个土层顶面作为地震基岩面,采用等效线性方法考虑土的非线性特性,采用一维波传法分析地震基岩面的选取对地表地震动特性的影响。结果表明:1地表峰值加速度PGA随地震基岩面剪切波速的增大而增大,PGA的增大幅度随输入地震动强度的增大而减小;2地表加速度反应谱放大系数?谱谱值也随地震基岩面土层剪切波速的增大而增大,且?谱谱值随输入地震动强度的增大而减小;对于中强地震的近场地震动作用,基岩面深度对周期小于1.0 s的?谱谱值的影响较大;而对于特大地震的远场地震动作用,基岩面深度对周期小于4.0 s的?谱谱值均有较大影响;3远场地震动作用时的?谱谱值明显大于近场地震动作用的?谱谱值;4取剪切波速不小于700m/s的土层顶面为地震基岩面较为适宜。     

长周期地震动的场地效应与大跨桥梁结构的动力响应分析

对长周期地震动作用下大跨桥梁结构的地震反应作了研究分析。首先,选用两条典型的基岩长周期地震波,进行频谱特性分析;然后,以基岩长周期地震波作为输入,对一场地土层进行了长周期地震反应分析,获得其地表面的地震动响应时程,并以此地震动时程作为输入,对某大跨度桥梁结构进行了动力响应分析。结果表明,长周期地震波作用下桥梁结构基底反力及主要截面内力的最大值均大于普通地震波作用下的结果,地震波行波输入对桥梁结构主要截面内力产生较大的影响。     

动剪切模量比与剪切波速对地震动影响及等量关系研究

采用数值模拟方法,研究动剪切模量比和剪切波速对地震动的影响问题,并以对地表加速度反应谱影响为标准研究动剪切模量比变化与剪切波速变化间的对等关系,同时建立了等价关系式,分析中考虑了场地类别、场地遭遇地震强度和地震输入波型的影响。结果表明:①动剪切模量比误差和剪切波速误差对地震动都有着重要影响,在土体强非线性和软弱场地中影响更为强烈,实测的动剪切模量比和剪切波速比真实值低时较比真实值高时对地表反应谱影响更大,三类场地0.1g地震输入时动剪切模量比6%误差或剪切波速25%误差的影响已经不可忽视;②对不同的场地类别、场地地震烈度和地震输入波情况,动剪切模量比单独变化与剪切波速单独变化对反应谱的影响都具有对等关系;③动剪切模量比误差对地震动的影响程度要大于剪切波速误差,二者对地表反应谱的敏感性相差3～5倍,绝对误差相同时动剪切模量比降低情况下与剪切波速的敏感程度相差更大。     

非饱和黄土动力特性及其对场地地震动参数的影响

针对宁夏西吉地区不同含水率非饱和黄土进行动三轴试验,在分析含水率对黄土动力特性影响的基础上,采用土层地震反应分析方法研究地表黄土层含水率变化对黄土场地地面运动强度和特征的影响规律。研究表明,随着含水率的升高,土的动剪切模量逐渐减小,阻尼比逐渐升高,当含水率达到塑限时,含水率变化对其影响明显减弱;总体上,随着输入地震动强度的增大和含水率升高,黄土场地地表地震动PGA和反应谱值呈现增大的趋势;而含水率对不同场地的地面运动强度和特征的影响差异性较大,对于覆盖层较薄的场地,在含水率达到20%时,当输入加速度峰值大于50 gal时地震动放大倍数开始减小,随着输入地震动的增大,减小程度增大,而反应谱长周期分量上谱值增大;覆盖层较厚场地在输入加速度峰值300 gal时,20%含水率土层的放大倍数有所降低,但反应谱值在0.3 s之后明显增大。     

地震三维分量峰值与频谱特性影响因素分析

地震三维分量的强度与频率特征及其各分量相关性对确定空间结构地震反应分析的多维地震输入至关重要。本文选取546条包含完整三分量的地震记录,对水平两分量、竖向与水平分量的加速度峰值(PGA)比、速度峰值(PGV)比、傅氏幅值峰值比A以及3个方向分量的傅氏主频进行了统计分析,研究地震多维分量的幅值与频谱特性及其各分量相关性,分析场地条件、远近场对其的影响。结果表明:强度参数PGA、PGV与A的水平两分量比值随震中距、场地条件的变化较小,对形式规则简单的结构可取为0.8,对于复杂的空间结构,水平两个分量强度参数比为1.0的地震双向输入工况也应考虑。竖向与水平分量峰值比与场地条件密切相关,土层越软弱,比值越小,给出了竖向与水平分量地震峰值比与场地条件的关系式;同时,分析了不同场地与震中距下地震3个分量傅氏主频的范围。当震中距大于100 km,地震3个分量超过87%傅氏主频,在0~2 Hz之间。对C、D、E类相对软弱的场地,竖向分量傅氏主频f₃高于水平分量f₁、f₂。     

珊瑚岛礁场地非线性地震反应特征分析

南海珊瑚岛礁的地震安全问题是一个亟需解决的基础性科学问题。以某南海珊瑚岛礁为研究对象,开展了16组饱和珊瑚砂试样的动三轴试验,发现采用修正Matasovic本构模型描述珊瑚砂的动剪切模量折减和阻尼比增长特性是适宜的,并给出了相应的模型参数。详细考虑岛礁场地的工程地质特性和珊瑚砂的动力非线性特性、自由场非均匀网格划分和人工边界条件,尤其强调了土体应力–应变滞回曲线的不规则加卸载准则,建立珊瑚砂岛礁场地的二维非线性地震反应分析模型,分析了珊瑚岛礁场地峰值加速度放大系数的空间变异特征、地表加速度反应谱的谱形与持时特征。结果表明:①峰值加速度随场地高程的增加总体上呈增大的趋势,10 m以浅放大效应显著,灰沙岛和港池区域尤为显著;②基岩输入地震动频谱特性对珊瑚岛礁地表谱加速度的谱形影响显著,地表谱加速度在周期小于0.7 s部分的反应非常显著。③地表地震动持时较之输入地震动持时均有所减小,地形地貌特征对地表地震动持时有一定程度的影响。该研究结果对南海类似珊瑚砂岛礁军事和民事功能设施的抗震分析具有借鉴意义。     

地震动速度脉冲对不同高宽比基础隔震结构抗震性能的影响

为研究近断层地震动的速度脉冲对基础隔震结构地震反应的影响,建立了不同高宽比的传统抗震及基础隔震框架结构有限元模型,选取了6条具有向前方向性效应和滑冲效应速度脉冲的实际近断层强震记录作为结构基础输入地震动,对8个模型进行了非线性动力时程分析,对比分析了传统抗震及基础隔震框架结构模型的层间位移角、支座位移和基底剪力等反应。结果表明：在近断层速度脉冲型地震动作用下,随着结构高宽比的增加,基础隔震结构的层间位移角和基底最大剪力逐渐增加,而隔震支座位移有先增大后减小的趋势,且随着地震动峰值速度与峰值加速度比值的增大,隔震支座位移也逐步增大;基础隔震对高宽比小于3的结构具有较好的减震效果,且高宽比越小其减震效果越好,但是当结构高宽比为4时,基础隔震效果较差;近断层地震动的速度脉冲对基础隔震结构底部楼层的不利影响会导致结构出现倒塌破坏。     

软弱地基浅埋隧洞对场地设计地震动的影响

针对南京地铁建设的实际背景和南京软弱地基的特点,以某典型软弱地基浅埋隧洞为研究对象,对该软弱场地土的动参数进行了室内外试验研究,给出了各类土的剪切模量比G/Gmax和阻尼比与剪应变幅值之间的关系曲线及各土层的剪切波速;λγ同时,采用等效线性化模型描述土的非线性性能,考虑地基土与地下浅埋隧洞动力相互作用的影响,采用二维有限元整体分析法对软弱地基浅埋隧洞开挖引起的场地地震效应的变化进行了数值模拟。计算结果表明与自由场的地震效应相比,浅埋隧洞对所处场地的地震效应有很大的影响,本文初步给出了这种影响的范围和影响的程度,以及开挖浅埋隧洞所引起的场地地震效应的一些变化规律,为确定地铁附近已建或新建建筑的设计地震动参数提供了参考依据;浅埋隧洞开挖对软弱场地设计地震动参数的影响应引起工程界足够的重视。     

大型地下洞室群地震响应分析的动力子模型法

 水电站地下洞室群埋深大,在动力分析时若将模型建至地表将使网格规模庞大,不利于分析效率的提高。提出适合于大型地下洞室群地震响应分析的动力子模型法。该方法将大范围、粗网格的地下地震波动场计算与小范围、细网格结构动力计算分开,分别建立粗网格和细网格模型进行分析。首先,根据深部基岩的地震波传播特性,采用幅值线性折减的方法对地表加速度时程向基岩深处推算,得到在模型底边界的加速度时程,再输入模型可算得大范围的地震波动场。其次,把结构计算模型边界节点放入波动场计算模型中插值,可获得计算模型边界条件,最后,完成地震荷载的输入。算例表明,推算所得模型底部加速度时程考虑工程具体条件,比规范规定的单一折减系数更能反映实际工程的地下地震动特性。同时,在地下洞室的地震响应分析中,地震波过早被地表反射或不考虑地震波的反射,都会对计算结果造成误差,动力子模型方法能够在保证计算结果精确性的同时,使细网格的计算模型不建至地表自由面,可显著缩减网格规模,提升动力计算效率。