天津南港吹填土厚度变化对地表峰值加速度的影响

场地条件对地震波有明显的放大或缩小作用。工程抗震设防确定工程场地设计地震动参数时,必须考虑工程场地条件的影响。本文选用一处工程实例中的地震危险性计算结果,采用一维等效线性化波动方法,研究了吹填土软弱层厚度对地表峰值加速度的影响。研究结果表明:在不同的地震动输入条件下,输入的地震动强度越小,地表峰值加速度放大效应越大;地表峰值加速度放大倍数随着吹填土软土层厚度的增加先增大后减小,而最大放大倍数所对应的软土层厚度与地震动输入的大小有关。本文所得结果有助于在地震安全性评价工作中把握重点,为制定出合理可靠的工作方案提供依据,从而减少土层地震反应分析过程中的不确定性,提高抗震设防参数的精度。     

上海软土场地的地震反应特征分析

近年来的宏观震害资料和强震观测记录已经证明：场地条件不仅对地震动的峰值加速度和频谱形状具有重要的影响,而且与不同类型工程结构的地震反应和震害机理也具有相当密切的关系.上海地区的第四纪沉积土层呈水平层状分布,基岩埋深可达300m左右,且浅部普遍发育有滨海沼泽相软土.因此,上海地区上覆深厚、软弱的沉积土层,对场地的地震反应特性无疑具有重要的影响.文章基于一维场地地震反应的等效线性化频域分析方法,建立了上海软土场地的动力分析模型,以El Centro地震波为例,重点分析了上海地区场地土的地震反应加速度反应和频谱特征.研究表明,在7度抗震设防即场地地面峰值加速度（PGA）等于0.1 g的情况下,上海软土场地的地表峰值加速度具有放大特性,地表加速度的频谱组成具有低频放大,高频过滤的特征,地面运动加速度反应谱的卓越周期也具有向长周期方向移动的趋势.     

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,对较硬场地5Hz左右的频率成分影响更大,但对三、四类场地条件,则对1Hz左右的土层反应影响更大。因此在拟合基岩地震动时,特别是输入地震动的峰值较大时,应结合结构自振周期、场地条件、工程需要等因素,考虑基岩地震动输入的频率随时间的变化特征,采用全非平稳方法进行人工地震动模拟。文章的研究成果对工程实践中合理设置基岩地震动模拟参数具有重要的指导意义。     

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。     

局部场地对地震动参数取值的研究

基于昆明市某实际工程场地,建立场地土的一维计算剖面,利用一维波动理论计算地震反应分量,当超越概率分别为63%、10%及2%时采用频域波传播分析方法进行场地地震反应的计算、分析,研究了昆明市区某场地土对地震动振幅、频谱特性的影响的特点,及昆明盆地土类土层厚度对地震动峰值加速度的放大作用。     

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。     

地下水位上升对上海软土场地地震反应的影响

根据工程地质勘探和室内外试验建立上海软土场地计算模型,采用Biot动力固结理论,结合弹塑性边界面模型,研究三向地震作用下地下水位上升对场地土层地震反应的影响。利用具有水平和垂直三向完整加速度记录的Taft波构造基岩输入地震动时程曲线,分析三向地震作用下地下水位上升对土层竖向和水平加速度放大效应、竖向与水平加速度峰值比、地表加速度和反应谱特征以及沿土层深度最大孔隙水压力和孔压比的影响。计算分析表明：地下水位上升对水平向和竖向峰值加速度的放大效应影响差异显著,同时对地表加速度及其反应谱特征具有重要影响。地下水位的上升,地表水平峰值加速度放大效应增大,竖向峰值加速度放大效应减小;竖向与水平向加速度峰值比减小;土层高频滤波作用增强,长周期成分放大效应增大;近地表液化土层范围增大,加剧砂土液化危害性。     

实际地震下核电站场地地震反应非线性研究

基于已公布的日本2007年新潟县中越近海地震期间柏崎-刈羽核电站布设的强震动观测台阵获得的加速度记录,对实际地震中观测到的场地不同深度的地震动记录生成阻尼比为5%的加速度反应谱,通过对不同土层地震加速度反应谱和单位谱比的比较和分析,研究地震作用下土层场地的非线性反应程度,并摸索土层场地对地震动传播的影响规律。     

地震动持时对核岛结构设计地基场地非线性地震响应影响分析

选取AP1000核岛结构标准设计地基的5种场地参数,开展了场地非线性地震反应的计算分析。计算分析中,以不同的地震动输入界面作为计算基底,并分别以不同持时的人工地震动加速度时程作为输入地震动。计算结果显示:对于硬岩和软岩场地,计算基底输入地震动持时对场地地表峰值加速度和加速度反应谱的影响可忽略不计;对于土层场地,长持时输入地震动的场地地表峰值加速度和高频段的(约大于10 Hz)加速度反应谱明显大于短持时的计算结果,考虑到地震动持时也可能对非基岩核电厂抗震设防产生一定影响,进一步开展研究十分必要。     

中硬场地两种等效线性地震反应方法的对比

采用传统等效线性化(EERA)和频率一致等效线性(SOILQUAKE)对比分析基岩输入地震动特性对中硬场地地震反应的影响,分析结果表明:弱震时EERA和SOILQUAKE的地表峰值加速度差异基本可忽略;随着基岩地震动强度的增大,二者计算的地表峰值加速度相对差异越显著,EERA给出的地表反应谱在短周期放大效应逐渐减弱,卓越周期处谱值被显著放大;而SOILQUAKE得出的地表反应谱在短周期放大效应并未削弱,反应谱的卓越周期和周期大于0. 7s的谱值与EERA法基本一致。0. 3s加速度反应谱放大系数随基岩地震动强度增大而减小,但EERA放大系数减小过快,SOILQUAKE的表现则更为合理。故EERA对地震动高频的过分滤波作用存在不合理性,SOILQUAKE在地震动高频段的放大作用较EERA表现好。     

软弱夹层场地高层框架结构地震输入及地震响应分析

高层结构地震输入的合理性对结构抗震设计及地震反应产生重要影响。本文以一典型高层框架结构及其所处场地为参考,建立有软弱夹层场地模型及具有同一卓越周期均匀场地模型,研究该软夹层基础对结构地震输入的影响。由于软弱夹层的存在本文采用了有别于传统的分段等效线性化方法预测地震输入,并与传统的等效线性化方法预测的地震输入对比,研究两种等效线性模型地震输入的差异及软弱夹层存在对地震输入的影响。进一步基于预测地震动分别计算了有无软弱夹层存在下该典型高层框架结构反应,研究软弱夹层存在对结构地震反应的影响。本文结果显示虽然软弱夹层存在会使结构地震动输入时程峰值变低,但结构反应却加剧。分段等效线性化输入模型的地震动加速度峰值普遍大于传统等效线性化模型,但传统等效线性方法预测的地震动计算所得的结构反应更加剧烈。     

考虑场地条件的高层建筑长周期地震反应特征分析

长周期地震动与长周期结构的地震反应是近年工程中研究的热点。本文首先选取了一个典型的含有软弱夹层的II类场地模型,分别输入普通与长周期的基岩记录,计算场地表面地震动及反应谱,并与标准Ⅱ类场地反应谱进行了对比,研究这类场地条件对长周期地震动的影响。再以某一典型长周期高层框架-核心筒结构为背景,分别以这三种地震动作为结构输入,采用SAP2000有限元分析软件,进行结构地震反应分析。研究结果表明:软弱夹层场地减弱了输入的普通地震波加速度峰值,但对其作用下的长周期建筑结构存在不利影响;此外,软弱夹层场地放大了长周期地震动的长周期成分,与上部结构发生共振,使得上部结构的地震反应剧烈。     

土层不均匀场地对地震反应的影响

工程场地的土层地震反应分析是地震安全性评价的重要组成部分,其结果为抗震设计及震后灾害评估提供主要依据。本文采用库伦-摩尔模型(Mohr-Coulomb)作为土体的本构模型,以粘弹性边界作为截取土层截面后的人工边界条件,使用Abaqus有限元分析软件对安评报告中的场地进行了二维有限元建模,以springs/dashpots单元模拟粘弹性边界,对场地进行有限元分析,研究土层横向不均匀对土层地震反应结构的影响,并且输入实际地震动,分析场地在真实地震下的响应。结果表明:随着土层介质分界面角度的增加,PGA呈规律变化;当分界面角度大于10°时,其PGA放大系数及加速度反应谱和一维水平成层模型有明显差异。     

不同深度粘性土层动剪切模量比的不确定性对场地地表地震动参数的影响

本文主要以Ⅱ类场地为例,基于不同深度段粘性土层(10m以上;10m~18m;18m以下粘性土层)的动剪切模量比初始试验基准值,增加或减小其基准数值的10%,20%以及30%,其它计算输入参数不变,进行了57种工况下的土层地震反应分析计算。通过该场地条件下的不同工况的地表加速度峰值结果,以及相应工况下地表加速度反应谱的绘制,对比不同工况下的地表加速度峰值与地表加速度反应谱形态,并与实际场地土层地震反应分析模型的计算结果进行对比分析,初步得出不同深度段粘性土层的动剪切模量比的不确定性对场地地表加速度峰值与反应谱影响的规律性。     

地震场地的综合评定方法

本文给出了一个考虑场地土层的刚度、覆盖土层厚度及软弱夹层、液化土层等因素对场地地震动影响的综合评定方法。该方法根据场地土层的刚度和覆盖土层的厚度，按模糊评判方法确定场地指数μ值，并建立μ值与设计地震反应谱的关系。当场地指数确定时，就可确定用于抗震设计的反应谱。对于场地土层中含有软弱夹层或液化土层的情况，本文还给出了考虑这些影响因素，对场地指数或设计地震动参数进行修正的方法。     

基于NGA模型的汶川地震区地震动衰减关系

基于汶川地震 64 个余震强震动记录数据,结合 NGA 衰减关系模型以及一维场地非线性反应模型,应用基于最大可能性估计的统计算法,对峰值加速度、峰值速度、峰值位移以及不同周期的加速度反应谱进行了衰减关系研究。得到了汶川地震区基岩场地以及各类土层场地的地震动衰减关系。与其他人的研究成果对比,表明 NGA 模型衰减关系估计的基岩场地地震动相对较低,而估计的土层场地地震动相对较高。     

不同标准的场地放大系数比较研究

从Ki K-net强震观测台网的62个台站中选取了212条地震记录,基于台站一维土层模型和地表地震动记录,按地震强度分档标准分为7个分区,以及按场地条件分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类,共分为21组,根据一维等效线性化地震反应分析方法,使用SHAKE91软件反演计算得到露头基岩加速度,进而分别计算出以PGA和EPA为标准的场地放大系数,并进行比较。结果表明:不论是PGA场地放大系数还是EPA场地放大系数,都呈现出Ⅱ类场地的放大系数最大,其次是Ⅲ类,Ⅰ类场地的放大系数最小;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地的PGA放大系数大于EPA放大系数的程度依次降低。     

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。     

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。     

砂–细粒混合料场地地震反应特性

砂–细粒混合料动力学性质特殊,关于砂–细粒混合料场地地震反应特性的研究却鲜有报道。为了探究砂–细粒混合料场地地震反应特性,结合共振柱试验数据,利用有限元软件,讨论了混合料土层厚度、细粒含量及类型等因素对砂–细粒混合料场地地震反应特性的影响。结果表明:随着细粒含量的增大,不同混合料场地的基本周期呈现出先增大后减小的趋势;混合料场地地表峰值加速度放大倍数基本呈现出先下降,后波动,最后稳定的非线性变化趋势。细粒含量与类型对混合料场地反应谱比的影响与周期有关。造成混合料场地地震反应非线性变化的原因,主要是由于随着细粒含量的增加,混合料土体由类粗粒土向类细粒土转变而导致的。随着混合料土层厚度的增大,该非线性变化更加显著。