软土夹层地基场地土层地震反应特性的研究

软土夹层地基场地土层地震反应特性的研究钱胜国（长江科学院）在软土地区，广泛分布着含软弱淤泥质夹层的场地。这类土层场地的地震动力反应特性的研究，对评价场地地基抗震性能、分析上部结构的地震反应和确定加固措施都有重要意义。本文根据在武汉地区广为分布的含软弱...     

软硬交互横向不均匀场地地震反应分析

软硬交互横向不均匀场地十分常见,其在强震作用下的地震反应对工程结构的安全有着重要影响,然而目前还很少有针对该场地地震反应分析的研究。基于精确动力刚度矩阵和均布荷载动力格林函数的间接边界元方法,经快速傅里叶逆变换,在时域内求解了层状半空间中软硬交互横向不均匀场地的地震反应问题。求解中将模型分解为含较硬介质的层状半空间域和较软介质域,同时将总波场分解为自由波场和散射波场两部分,通过在相应边界上施加斜线和水平线虚拟均布荷载,进而求解动力格林函数以模拟散射波场,自由波场可由直接刚度法方便求得。验证了方法的正确性,检验了求解模型的收敛性,进而开展了相应的数值计算分析,着重讨论了介质参数和软硬交界面倾角对场地地震反应的影响。研究表明:软硬交互场地中,较大的地表地震动响应发生在较软介质侧;软硬交界面的存在使得场地地表加速度响应发生突变,突变程度受介质参数和交界面倾角的影响显著;随着介质参数差异和交界面倾角的增大,地表加速度峰值增大,反应谱曲线显示短周期成分变得更为丰富,对基岩地震动的放大作用增强;软硬交界面对场地地表地震反应的影响主要在交界面外的两倍介质层厚度范围。     

新一代土层地震反应分析方法

剖析了当今国际上频域等效线性化和时域非线性求解土层地震反应分析方法的典型代表SHAKE2000与DEEPSOIL,对目前其他学者FDM改进方式的可行性进行评判,采用新的直频法动剪模量阻尼比求解技术,提出新一代一维土层地震反应计算方法和程序SOILQUAKE,并用四种类别和巨厚场地实际记录检验了新程序。结果表明：SHAKE2000与DEEPSOIL在一类、二类场地上基本一致且结果可靠,三类和四类场地上两程序计算反应谱“矮粗胖”现象严重,与实际情况相差甚远;现有考虑频率相关性的FDM改进方式,其基本出发点存在定性错误;对硬场地和中硬场地,SOILQUAKE与SHAKE2000和DEEPSOIL结果大致相似,但在高频部分表现比SHAKE2000更加合理,与DEEPSOIL基本一致;对软场地和巨厚场地,SOILQUAKE克服了SHAKE2000和DEEPSOIL严重低估场地放大效应的缺点,模拟结果与实测记录较为接近,在软场地上优势显著,在巨厚软场地上优势十分显著。SOILQUAKE首先攻克现有软土层地震动计算结果“矮粗胖”和硬土中等效线性化方法缺少高频分量求解难点,具备了作为新一代一维土层地震反应计算方法的能力,将在http://www.soilquake.com或http://www.soilquake.cn上提供共享服务。     

场地条件对传递函数的影响

传递函数是场地特征的反映,本文研究了场地条件对传递函数的影响,并提出一个场地传递函数的简化计算方法,该简化计算方法在中、长周期段与一维水平层层场地的土层反应的计算结果符合较好。     

基于宁洱6．4级地震地震动衰减及场地土层分析

基于宁洱6.4级地震的实际地震台网观测数据,结合云南分区地震动特性,以回归分析的方法对此次地震中地震动大小进行衰减分析,以此衰减到场地基岩的理论地震动值,通过一维场地土层地震反应技术分析,得出场地结构物的地震动大小输入,以期为震害分析做出数据支撑。     

场地地震反应分析方法

通过对场地地震反应分析方法的介绍,从土体非线性本构模型和土体地震反应分析方法等两个方面,对场地地震反应分析的发展和现状进行了探讨,综合介绍了几种常用的土体非线性本构模型以及相关准则,并对土体地震反应分析的间接性估计方法和直接性确定方法进行了阐述,对工程师提供参考依据。     

土层场地地震反应时域分析中等效线性化方法研究

对场地土层时域地震响应分析中等效线性化方法进行讨论。首先按照不同材料区域采用不同阻尼比的思想建立Rayleigh阻尼模型,并对等效线性化方法进行改进:在每次线性迭代中考虑由于材料模量衰减引起模型自振频率变化而带来的阻尼系数的变化。其次基于ANSYS-LSDYNA软件,将隐式算法求解结构动力特性、显式算法求解动力响应相结合,编制等效线性化方法的计算程序。分别采用考虑和不考虑阻尼模型更新的等效线性化方法对某实际深厚覆盖土层场地进行地震响应分析。结果表明:在每次迭代过程中,模型的基频逐渐减小并趋于稳定;相对于不更新阻尼系数情况,模型自振频率改变引起阻尼系数的变化对不同深度处加速度结果有一定的影响,但不明显;地震波频谱和加速度反应谱变化都比较小,可以忽略,即在等效线性化迭代过程中,可不考虑由于材料模量衰减引起模型自身动力特性变化的影响。     

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...     

具有随机参数的场地地震反应分析

具有随机参数的场地地震反应分析李天，李杰（郑州工学院土建系，４５０００２）１引言工程场地地震反应分析主要存在着三方面的不确定性因素：其一是地震动输入的不确定性。它主要由于震源机制、传播途径等因素的复杂性，具体表现为地震动参数的随机性；其二是计算模型的...     

小震作用下三个土层地震反应分析程序的分析

以某棋院站为分析场地,对国内外广泛使用的三个一维土层地震反应分析程序在小震作用下的计算精度进行检验,得出：从地表峰值加速度来看三者差别不大,地表加速度反应谱和各土层峰值加速度也基本一致的结论。     

软弱土层对中欧场地划分影响的比较

针对场地中存在软弱土层的多种情况,对中、欧场地划分的差异进行比较。通过对一般场地、20 m深度范围内含软弱夹层场地、20 m深度以下含软弱土层场地的剪切波速的计算,依据中国设计规范GB50011—2001、欧洲设计规范Eurocode 8分别进行场地划分。通过比较分析发现,Eurocode 8的场地分类对20 m深度范围内软弱夹层厚度的反应比GB 50011—2001更敏感,对20 m深度以下软弱土层厚度的考虑比GB 50011—2001更细致,建议中国抗震规范应进一步考虑软弱土层的影响,且将计算深度由20 m进一步向下延伸。     

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。     

曲线梁桥空间非线性地震动力分析

曲线梁桥的应用在城市桥梁和高速公路中愈来愈普遍了,从结构动力学的观点研究它的结构特性和地震反应越来越迫切。针对北京天宁寺立交二环路主桥,用理论与实验相结合的方法对该桥动力特性及其地震响应进行了深入研究。     

双向地震作用下浅埋砂土电力隧道动力响应分析

为了研究浅埋砂土地下电力隧道结构在双向地震作用下的行为反应,采用大型岩土软件FLAC3D对浅埋砂土地下电力隧道进行数值模拟。建立了双向地震作用下砂土电力电缆隧道的三维计算模型,地下水位为1m。计算了在水平和竖直地震荷载作用下,埋地电力隧道的动力响应,并对典型截面的典型点的加速度、位移、应力进行监测。计算结果表明,在上海人工地震波作用下,电力隧道结构水平残余位移10．9mm,竖向残余位移4．3mm,隧道结构产生的永久变形为11．7mm,隧道结构顶部和底部之间的水平相对位移3．6mm,竖向相对位移为4．3mm。地表水平残余变形几乎为0,竖向残余变形0．18mm。结构自振频率45Hz。隧道结构剪应力、主应力大小随着动荷载的输入应力幅变化很小,在1％左右;第一主应力和第三主应力的最大值在隧道侧壁C点。数值分析结果表明,在砂土地基下隧道产生剪切、拉伸破坏以及发生共振的可能性较小,侧壁是竖向抗震的薄弱环节。     

考虑土非线性层状场地地震反应计算方法

 比较了计算层状场地地震反就的连续介质波动法和离散质点振动法的优缺点。以芜湖长江大桥斜拉桥主塔处场地为例, 用两种方法研究考虑土的非线性对场地地震瓜的影响, 并在此基础上提出一种考虑场地土非线性地震响应的实用方法。     

筒仓在地震作用下的计算理论

通过总结已有的研究资料,首次建立了一种筒仓在地震作用下考虑贮料的运动特征、贮料与仓体之间的相互作用等因素的计算理论.计算结果与试验结果吻合良好.     

基于弹塑性动力分析的结构非线性响应及抗震设计

回顾与总结了结构在大震作用下的非线性动力反应分析成果 ,包括结构整体分析模型 ,构件单元模型 ,恢复力模型以及运动方程的求解等问题。基于平面杆系模型 ,针对结构在多遇及罕遇地震下的弹塑性时程响应计算结果及其与现行规范设计结果的对照 ,对今后结构非线性抗震设计提出了建议     

连体跨度对对称双塔连体结构地震影响

高层建筑连体结构具有独特的外形,近年来在实际中的应用较为广泛。由于连体的存在,使得连体自身的受力和变形较复杂,连体对塔楼的影响也较大。从连体跨度的改变这一因素出发,通过对几个模型的比较分析,对对称双塔连体结构在水平地震作用下的动力响应进行了探讨,得到一些对工程设计有用的结论供参考。     

大跨度结构多点激励地震反应分析现状评述

大跨度结构应该考虑地震动的多点效应,对大跨度结构多点输入抗震的研究现状进行了系统的综述和总结。首先论述大跨结构地震动的输入问题;然后论述大跨度结构考虑多点输入的抗震计算方法,包括反应谱法、时程分析法以及随机振动分析法。最后对今后应加强研究的相关问题提出了建议。     

盾构隧道横向地震响应规律研究

盾构隧道衬砌是典型的装配式衬砌,各种类型接头的存在使得它与整体式衬砌的力学特性存在较大差异。将管片横向接头考虑为旋转弹簧、管片环间接头考虑为剪切弹簧的梁–弹簧模型能够真实地反映管片衬砌的力学行为,但该模型目前仅应用于静力及拟静力分析。将动力有限元方法和梁–弹簧结合起来,提出一种盾构隧道横断面地震响应分析的动力有限元计算模型和方法,这种方法能够有效地模拟地基与结构之间的动力相互作用,能够模拟不同管片接头形式及纵向拼装方式的影响,并且具有很高的计算精度和效率。随后利用该方法对武汉长江隧道工程盾构段典型横断面进行了隧道地震响应分析,研究了不同的结构及接头参数对结构受力与变形的影响规律以及地基加固的减振效果。分析结果表明,管片横向、纵向接头刚度以及管片厚度的改变对衬砌整体变形的大小影响较小,但对衬砌内力尤其是剪力和弯矩的影响显著,三者的增大都会增大结构的内力,而对盾构隧道周围的土体采取适当方法进行地基加固处理,能有效降低结构的内力和变形,减震效果显著。