基于IBIEM的河谷场地非一致地震动特性及影响因素分析EI北大核心CSCD

采用间接边界积分方程法(indirect boundary integral equation method, IBIEM),分析了SH波入射下梯形河谷表面地震动特性和分布规律,研究了地震波斜入射角度、斜坡坡度、底宽以及场地剪切波速对场地地震动特性及非一致分布规律的影响机制,深入分析了不同剪切波速下河谷散射效应对地基截断边界地震动场的影响规律。结果表明,随着左侧斜入射角的增大,左侧斜坡放大效应逐渐增强,两岸地震动非一致分布特性越趋明显。左侧斜入射地震波,随着斜坡变缓,地形散射效应引起的放大区域逐渐向右扩展,两岸坡顶及坡脚地震动非一致性增强;随着底宽的增大,地形散射效应引起的放大区域逐渐由右扩展,坡脚相对位移对底宽变化敏感,两岸坡脚地震动非一致性增强;波速较小情况下,河谷散射效应显著,左侧坡顶位移峰值最大为右侧坡顶的1.45倍,两岸地震动非一致性明显。在截断边界输入地震动时,应充分考虑河谷地形散射效应,将自由场和散射场组成的总场作为输入,以获得合理的地震动输入。     

SV波斜入射下凸起地形地震响应分析

为了分析地震波斜入射下对场地地震的影响,基于显示动力有限元法,采用黏弹性人工边界,以SV波斜入射不同坡度凸起地形,分析了不同入射角下凸起场地震动放大系数和傅里叶谱变化情况。其验证模型解析解和数值解吻合较好。数值模拟结果表明：随着斜坡坡度的增大,地震动放大系数增大,其斜坡上放大系数变化明显。X向放大系数大于Y向放大系数。频率在0.2～1 Hz的傅里叶曲线随着凸起地形坡度增加而增大;30°入射EI-centro波时,在低频段随着入射角的增大,傅里叶谱幅值呈减小趋势,高频段监测点的傅里叶谱幅值随着入射角的增大而增大,在1～10 Hz高频段,幅值变化速率最大。     

基于IBIEM的SH波斜入射沉积河谷场地地震动特性分析

应用任意地形河谷沉积层散射波源的格林函数公式，基于间接边界积分方程法(indirect boundary integral equation method, IBIEM),分析了SH波斜入射下梯形沉积河谷场地地震动特性和分布规律，研究了地震波斜入射角度、斜坡坡度、介质阻抗比对地震动特性及非一致分布规律的影响机制，深入分析了河谷散射效应对地基截断边界地震动场的影响规律。结果表明：斜入射使得河谷表面峰值位移的放大效应和非一致效应显著增强，最大峰值位移达入射地震动峰值的5倍以上；当河谷底宽较大时，沉积河谷的边缘效应明显；当底宽较小时，沉积河谷的聚焦效应明显，表面最大值出现在河谷中心处；斜坡坡度对楔形体内、外表面附近地表处的地震反应影响强烈，该现象可以由地表折射波干涉区域与斜坡坡度、入射角、波速的确定函数关系得到解释；随着阻抗比的增大，位移幅值放大越来越显著；当斜入射时，刚度越小的软弱沉积层对地震波传播起到的屏障作用越大；无论是空心河谷还是沉积河谷，散射效应对边界处地震动场影响都较为明显，相对于平坦基岩自由场，底边界、右边界误差最大可达30.8%,54.8%,应考虑将散射效应的总场作为输入。     

SV波斜入射下河谷地形地震动分布特征分析

基于黏弹性边界结合等效荷载的输入方法,实现了平面SV波斜入射的地震动输入。研究了SV波入射角度和河谷斜坡坡度对河谷场地地震动放大系数分布特征的影响。结果表明:地震波入射角度和斜坡坡度越大,斜坡坡面以及坡顶平台一定范围内的地震动放大系数越大,坡顶平台的影响宽度也越大;地震波从左侧倾斜入射时,河谷两岸地震动放大系数呈不对称形式分布,且入射角度越大,河谷左岸x分量的地震动放大系数越大,河谷右岸z分量的地震动放大系数越大,不对称现象越明显;以不同角度入射时,坡顶处地震动放大系数和坡顶平台影响区域均随坡度的增大呈线性增大趋势;入射角度与斜坡坡度越大,坡顶处水平加速度反应谱越大,反应谱峰值有向右偏移的趋势。     

P-SV波入射时海水-层状海床体系的自由场分析

基于势流理论及Biot多孔介质模型,分析了海水-饱和海床-弹性基岩体系在平面P-SV波入射情形下的动态响应。根据理想流体、饱和海床及弹性基岩之间的界面连续条件,运用Thomson-Haskell传递矩阵方法可得出饱和海床及其上覆海水层的稳态响应,并得到瞬态响应。通过算例验证了该方法的可行性以及所编程序的正确性。进一步分析了入射角度、海水层厚度对自由场响应的影响。结果表明,P-SV波入射时,入射角度和海水层对饱和土表面的响应具有较大影响,在确定海底地震动设计中不可忽视。对于地震波入射时,复杂海底地形的地震反应,以及海水-海床-结构相互作用分析,该方法可为其提供自由场输入。     

较大高程差迎波坡面爆破地震地形效应分析

针对较大高程差起伏地形高边坡爆破施工对周边环境的影响,开展了迎波坡面爆破地震地形效应研究.通过爆破振动测试与分析,得到了迎波坡面质点峰值振动速度萨氏经验公式.结合高程放大效应质点峰值振动速度经验公式,推导出了基于地形效应迎波坡面爆破地震预测模型,通过依托工程迎波坡面质点峰值振动速度预测分析,表明预测模型能较好地反映出地...     

地震波斜入射下考虑场地非线性、地形效应和土结动力相互作用的大跨连续刚构桥地震响应分析

基于多源叠加粘弹性人工边界和等效线性化理论,建立了SV波斜入射下考虑场地非线性、地形效应和土-结构动力相互作用的大跨结构动力响应分析计算方法。该文首先给出了SV波斜入射下非线性场地的自由场等效线性化求解方法,然后利用ANSYS有限元软件对一座5跨连续刚构桥和场地建立了有限元模型,计算了考虑场地非线性情况下不同入射角、不同地形和不同场地刚度工况下连续刚构桥的动力响应。计算结果表明：桥墩轴力随着入射角的增大而增大,剪力则随着入射角的增大而减小;局部地形不规则程度对桥梁结构内力放大效应有所不同,地形变化越剧烈,放大效应越明显;土体刚度对考虑土-结构动力相互作用的桥梁结构动力响应有较大影响,土体越软,土-结构动力相互作用效应越明显。     

较大高程差迎波坡面爆破地震地形效应分析

针对较大高程差起伏地形高边坡爆破施工对周边环境的影响,开展了迎波坡面爆破地震地形效应研究。通过爆破振动测试与分析,得到了迎波坡面质点峰值振动速度萨氏经验公式。结合高程放大效应质点峰值振动速度经验公式,推导出了基于地形效应迎波坡面爆破地震预测模型,通过依托工程迎波坡面质点峰值振动速度预测分析,表明预测模型能较好地反映出地形效应对爆破地震的影响;同时,研究指出由于爆破地震波传播路径与介质的复杂性以及波传播过程中的叠加干涉,对较大高程差起伏地形的质点峰值振速预测,以总药量参与计算更为精准。     

沉积盆地-山体耦合场地对平面P波、SV波和Rayleigh波的二维散射分析

盆山耦合地形作为一种常见的复杂场地,其对地震动的复合影响目前尚未得到清晰认知。为此,引进一种高精度的有限元-间接边界积分方程耦合方法(FEM-IBIEM),探讨沉积盆地及其邻近山体对地震波(平面P波、SV波和Rayleigh波)的多次散射作用。数值结果表明:沉积盆地及其邻近山体存在显著的动力相互作用,整体位移响应特征依赖于山体、盆地的空间位置和几何特征,入射地震波的频率和角度等因素;整体上看,P波垂直入射下,较高山体的存在对沉积盆地内部位移具有明显的放大效应;SV波入射下,山体的影响相对较小,且盆地内部不同位置可能会表现出完全不同的放大或缩小特征;Rayleigh波从山体一侧入射时,山体对沉积盆地存在明显的\     

局部成层的海域岛礁场地地震反应分析EI北大核心CSCD

综合考虑岛礁与海水的动力耦合作用、固、液介质截断边界处的波动辐射效应和地震波动输入问题,建立二维局部成层的岛礁-海水系统地震反应分析模型,通过与陆域水平成层场地和斜坡平台场地的对比研究,分析岛礁场地地震动场的分布规律。结果表明,岛礁场地的地震反应幅值与水平成层场地相比明显放大,其中礁顶中点附近加速度峰值放大系数可达1~1.5,角点附近可达1.5~2。向海坡坡度和礁坪宽度等地形因素及海水的动力耦合作用均对岛礁场地的地震反应有显著影响,采用一维土层和斜坡平台场地地震反应分析难以全面地刻画岛礁场地真实的地震动场分布特征。对于重要的岛礁工程场地,有必要进行可反映其真实力学特征的岛礁-海水耦合动力分析。