地震危险性分析模型对于我国西部地区的适用性探讨

地震危险性分析是地震动估计的一种重要方法,其准确性对抗震设计至关重要,因此,该方法是一项极为重要的实际工程问题.我国东、西部地区大震等震线存在明显的不同,主要表现为:西部大震的最内层等震线为沿断层延伸的条带型区域,东部大震的等震线却完全不同,用椭圆形来描述更为合适.椭圆模型是我国地震危险性分析中应用最广泛的模型.由于东、西部大震等震线的差异,假设龙门山断裂发生一次与汶川地震同等级的地震,分析成都某场地峰值加速度的超越概率.结果表明:椭圆模型对我国西部地区的危险性分析并不完全适用;对于本地区的危险性分析,用断层破裂模型或反映断层破裂长度的椭圆模型更为理想.     

断层破裂过程对减隔震桥梁地震反应的影响

为了研究断层破裂过程对减隔震桥梁地震反应的影响,提出利用相位特性模拟方向性效应的改进随机格林函数法. 以1994年美国北岭地震的断层条件为例,通过与实际地震记录对比验证模拟方法的有效性;应用改进的随机格林函数法模拟相同震中距离的4组地震动时程作为输入条件,比较断层破裂过程对相同震中距离、不同方位的减隔震桥梁地震反应影响. 结果表明,利用持时包络曲线与相位差分分布的相似性可以方便模拟随机格林函数的地震动加速度时程;在相同震中距离条件下,断层破裂方向的观测点地震动以及对应位置的桥梁结构地震反应明显大于非破裂方向位置的观测点;当破裂方向上地震动时程不具有脉冲特性时,断层周围的减隔震桥梁地震反应主要受地震动强度的影响,桥梁方位的影响不明显.     

NGA数据库的多圆组合地震动衰减模型

为系统分析多圆组合地震动衰减关系模型的可靠性,在应用汶川地震的地震动衰减关系验证该模型合理性的基础上,本文结合NGA(新一代地震动衰减模型)项目的强大数据库,讨论了多圆组合模型中子断层的划分规则和子源震中距的求法.拟合出了NGA数据库的多圆组合地震动衰减关系,并分别讨论了断层类型,上、下盘效应,覆盖层厚度对拟合地震动的影响;比较了多圆组合模型与NGA模型(BA08)的回归结果,并讨论了两者之间存在差距的原因.结果表明,多圆组合模型对NGA数据库地震动的拟合结果比较理想.多圆组合模型形式简单,拟合精度较高,并具有一定的理论依据,通过本课题的研究,为其进一步的发展奠定了基础.     

汶川8.0级地震地震动峰值加速度衰减特性分析

利用汶川8.0级特大地震中107个台站所获取的强震动加速度记录进行回归统计分析,给出了此次地震的地震动峰值加速度衰减关系.将107个台站分为上盘区和下盘区两部分,其中77个台站属于上盘区,30个台站属于下盘区.对上/下盘区进行了详细的地震动衰减特性对比分析,主要包括两个区的水平向和竖向峰值加速度衰减关系、竖向与水平向峰值加速度比值变化以及是否存在上/下盘效应等,揭示了汶川地震近断层地震动一些特性.     

基于汶川地震的我国黄土地区加速度峰值衰减关系

基于汶川地震期间大量地震加速度记录,利用直接拟合方法得到我国黄土地区土层加速度峰值衰减关系.借用美国西部相关研究成果,得到美国西部土层放大公式,并利用本文提出的修正方法对其进行最小方差的回归修正,得出我国西部黄土区土层放大公式,进而在少基岩加速度记录情况下,得到我国黄土地区基岩加速度峰值衰减关系.     

震源深度对地震动方向性特征的影响

为了定量分析地震震源深度对近断层地震动及其在地表的空间展布特征的影响,本文采用一个典型的走滑地震震源模型,基于离散波数有限元方法计算了5种不同震源深度工况下的地震动及其分布场,对地震动幅值、频谱和持时的方向性特征进行分析,结果表明：随着震源深度的增加,地震动的幅值降低,并且在破裂前方和破裂后方存在明显差异;震源深度不同,地震动的空间分布特征也不同;在地震动场中存在一个明显受到方向性效应影响和控制的区域,此区域的位置和面积随着震源深度变化而改变;在地震工程中预测地震动时,特别是当工程中需要考虑地震的近场效应时,震源深度参数是一个不可忽略的因素.     

大连市大沙沟水厂场地的地震危险性分析

本文使用断层破裂模型及建立在我国地震资料上的物理关系式,对大连大沙沟水厂场地进行了地震危险性分析。在分析中,考虑了衰减关系的不确定性.根据抗震设防要求,利用地震危险曲线,确定了大连大沙沟水厂场地的合理设计烈度及加速度.     

近断层方向性效应地震作用下曲线梁桥试验

为研究近断层方向性效应地震对曲线梁桥的影响,以一座曲线梁桥为研究对象,设计制作了缩尺比例为1∶10的全桥物理模型,选取破裂前方区域(forward region,FR)、破裂区域(middle region,MR)和破裂后方区域(backward region,BR)地震动,进行地震动模拟振动台试验。试验结果表明:FR地震动和MR地震动作用下曲线桥地震响应较BR地震动显著;单向激励时,MR地震动作用下结构响应明显,双向地震激励时,结构响应则和曲线桥与破裂方向相对位置有关;曲线桥垂直于破裂方向单向激励时,主梁绕固定墩产生水平转动,双向地震激励时,FR地震动和MR地震动作用下主梁的转动效应较BR地震动显著;相对于BR地震动作用,FR地震动和MR地震动对桥墩切向位移的放大作用大于径向位移的放大作用;曲线桥垂直于破裂方向时,主梁更容易产生转动,使得支座位移响应和梁端位移响应在低墩处显著,在抗震设计时,应合理分析避免支座脱落或落梁.     

近断层强地震动的特点

本文全面地总结和解释了近断层地震动的主要特点.近断层地震动与远场地震动不同,显著地受到下列因素的影响:断层破裂机制,相对于场地的破裂传播方向,以及由断层滑动产生的、可能的永久地面位移.这些因素导致破裂方向效应和“F ling step”效应.对于倾滑断层,还导致上盘效应.而且破裂方向效应和“F ling step”效应分别引起了双向和单向长周期速度脉冲.上盘效应导致上盘场地的地震动大于下盘相同断层距场地的地震动.对于垂直走滑断层,在给定的距断层最近的范围内,破裂方向效应使地震动产生强烈的空间变化.对于倾滑断层,有两个显著的效应,即破裂方向效应和上盘效应.上盘效应主要是由断层的大部分接近于上盘之上的场地引起的.破裂方向效应是由破裂传播和辐射图效应引起的.长周期速度脉冲产生于垂直断层面的方向上,使得垂直断层走向的地震动大于平行断层方向的地震动.而“F ling step”效应是由地震时断层两盘的相对运动造成的,且发生在断层错动的方向上.     

基于地震学的强地震动衰减关系

世界上大多数国家或地区缺少足够的强地震动观测数据,难以直接用统计方法建立区域强地震动衰减关系.为克服这一瓶颈,本文讨论了在这些地区建立基于地震学的强地震动衰减关系的进展,强调了震源谱中的应力降Δσ、品质因子中的Q0和η以及几何衰减项的两个分段点距离R1和R2等区域性参数取值的重要性,提出了借助区域数字地震监测台网的小地震记录(Mw=3.5~4.5、震源深度≤30 km)联合反演这5个区域参数的思路和方法.将其作为输入,建立区域强地震动衰减关系,用区域强地震动观测数据(Mw≥4.5、震源深度≤30 km)检验,结果表明:在日本东北地区,本文方法建立的衰减关系与强震记录符合很好;在中国四川和云南地区,检验数据相对有限,5、6级的衰减关系与相应的强震数据(4.5≤Mw5.5、5.5≤Mw6.5)符合不错,7级的衰减在大于100 km处偏慢.通过3个地区的例子,说明了建立基于地震学强地震动衰减关系方法的适用性.     

近断层地震动记录中速度大脉冲及其影响范围

通过对不同断层距的台湾集集地震(1999年)和美国北岭地震(1994年)中强震加速度记录的统计分析和参数拟合,发现速度脉冲出现的频度随断层距的增大而减少的规律比较明显.当断层距大于40 km时,出现速度脉冲的频度很小,速度脉冲的影响通常可以忽略不计.脉冲峰值随断层距增大而衰减的规律也很明显,无论是集集地震还是北岭地震,峰值速度(v_g)和速度脉冲的峰值(v_p)随距离的衰减总体都是较快的,N-S方向的衰减尤为明显.     

地震危险性概率分析中不确定性因素的研究

自从地震危险性概率分析方法问世以来,不确定性就突出地存在。从该方法本身分析,认为潜在震源区范围,地震动衰减关系、震级上限,年发生率、ｂ值,起算震级是６个不确定性因素。计算结果表明,不确定性因素对地震烈度的影响较小,对峰值加速度的影响较大。由于不确定性因素对计算结果造成系统偏并,可通过权系数Ｐ进行校正,并给出了具体的校正公式。     

强震区近断层桥梁桩基础时程响应振动台试验

为进一步探明强震区近断层桥梁桩基动力时程响应规律,采用1g振动台模型试验,开展相同强度不同类型地震波作用下,近断层桥梁桩基加速度动力时程响应、桩顶相对位移动力时程响应、桩身弯矩动力时程响应及桩基损伤分析。结果表明：近断层桥梁桩基础的动力响应特征比无断层桩基更为明显,相比于非断层场地桥梁桩基础,近断层桥梁桩基加速度峰值、桩顶相对位移及桩身弯矩均较大。受发震断层及断层破碎带散体材料特性等因素的影响,改变了桩周土体半无限体性质,近断层桩基础桩顶加速度峰值出现时刻较为滞后,桩底加速度时程响应曲线规律与输入地震动更为接近,而桩顶加速度时程曲线振幅远大于桩底,且峰值出现时刻明显滞后于桩底和输入地震波;近断层桩基础桩顶加速度及相对位移时程响应在10s左右振幅较大,位移响应在30s作用开始衰减,此时段内桩基础动力响应特征最为明显;近断层桩基础桩身弯矩最大值均未超过其抗弯极限承载能力,且有20.36%~28.41%的抗弯承载能力富余;近断层桩基础基频没有发生变化,表明满足抗震设防烈度Ⅷ度的要求。综上所述,近断层桥梁桩基础抗震设计时,应考虑地震波频谱特性的差异对结构产生的影响,重点关注动力时程响应变化规律,根据多种类型地震波对近断层桥梁桩基础进行抗震分析与验算。     

大型密贴交叉组合地铁车站地震响应分析

以北京地铁新建10号线公主坟站密贴下穿既有1号线公主坟站为工程背景,利用FLAC3D有限差分程序进行数值模拟分析,研究了大型密贴交叉组合地铁结构的地震响应特性.结果表明:在强震作用下,上下层车站结构会产生相互作用,引起一段距离的错位运动,故应增强上下层车站结构整体性,以提高抗震性能;相同横截面高度,中柱顶部与底部的地震响应均大于车站边墙结构;交叉部位与非交叉部位地震动特性具有大致相同的变化规律,非交叉部位结构各测点的相对水平位移、水平加速度均大于交叉部位结构,而不同位置的监测点水平应力变化率无明显规律.     

汶川地震中上海高层建筑动力反应分析

对同济大学强震监测台在汶川地震中测得的地震记录进行频谱特性分析,以同济大学教学科研综合楼为研究对象,应用通用有限元软件建立计算模型,分析了该结构在这一实测地震记录作用下的响应特点,并将其与调幅后的El Centro波、Taft波和上海人工波作用下的计算结果进行了对比分析,同时探讨了远震对深覆盖场地上高层建筑的影响。结果表明：尽管汶川地震同济波的峰值加速度很小,但是2～3．5s的长周期分量卓越性却十分突出,共振效应造成长周期的高层建筑地震反应明显。     

抗震反应谱场地放大系数的研究

通过对美国西部715条水平强震观测数据分析,按照场地条件、震级、震中距3个因素分组,以Ⅱ类场地峰值加速度PGA作为地震动强度,取有效峰值加速度EPA(阻尼比为5％时,0.1～0.5s范围内加速度反应谱平均值除以2.5)作为计算标准,统计得出场地放大系数.结果表明,在同一地震强度下,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ场地的场地放大系数依次增大;在同一场地条件下,场地放大系数随着地震动强度的增大呈减小的趋势.在统计结果基础之上,提出了适用于我国抗震规范的场地放大系数建议值及其应用方法,可供GB 50011-2010抗震规范修订时参考.     

地震力作用下的黄土边坡稳定性分析

地震过程中,最大峰值加速度是一个随机量,不宜作为地震动特性的标志,因此,利用均方根加速度,计算相应的地震力,然后根据正弦函数曲线把地震力加载在不同土层的黄土边坡中.对黄土边坡在地震力作用下的安全性进行比较研究,为黄土边坡抗震设计提供参考依据.