不同类型地震波作用下非线性场地的行波效应分析

目前有关场地的非线性行波效应分析,大多是基于场地土的等效线性化模型.本文通过对ANSYS软件的二次开发,采用双曲线模型模拟场地土的非线性,分别选取长周期基岩地震波和普通地震波作为输入,对某深覆盖土层场地进行了行波效应分析,探讨不同类型地震波作用下深覆盖土层场地的非线性行波效应问题.本文算例结果表明:在长周期基岩地震波作用下土层地表加速度放大系数值明显大于普通地震波作用下的结果;随着视波速的减小,土层对地震波的水平加速度放大效应也是减小的,但是对于竖向加速度放大系数而言,随着视波速的减小,其放大系数是增大的;一致输入相比于行波输入有放大土层特征周期响应而抑制非特征周期区段的响应的作用.     

层状半空间场地对地震波的放大作用

应用Haskell-Thomson方法求解加速度问题,并采用入射波幅值为基准来研究不同土层性质场地对地震波的放大作用,比认为土层下为刚性基岩且基岩处位移(加速度)已知的方法更符合实际。研究了天津市和平区和南开区两场地对加速度地震波的放大作用:分析了不同刚度土层的排列次序对场地整体放大作用的影响,对规范中场地特征周期的取值范围进行了探讨;还提出了由一种场地地震波记录计算另一种场地记录的方法     

河漫滩-阶地复合地形场地的非线性地震反应特征

以滁州市地震小区划场地为原型,针对由河漫滩、阶地、波状起伏的低丘等组成的典型复合场地,基于ABAQUS软件显式有限元并行计算平台,建立了大尺度场地二维模型,考虑土体的非线性特征,以SH波作为输入地震动,分析了河漫滩-阶地复合场地地震动力响应特征.结果表明,(1)与基岩地震动峰值加速度相比,土层近地表范围内(15m以浅)峰值加速度均表现出明显的放大现象,15m以深土层地震动放大效应随深度增加而逐渐减弱,且随深度增大,PGA放大系数值逐渐小于1.0;(2)土层峰值加速度随着深度增加非单一递减,局部土层深度地震动出现聚集效应,这一现象在河漫滩区表现比较明显;(3)场地不同区域地震动放大效应差异较大,河漫滩区地震动放大效应要明显比阶地低丘区更大;且输入地震动峰值相同时,河漫滩区反应谱特征周期要大于阶地区域,两者差距达0.05—0.15s;(4)随着输入地震动增加,反应谱谱峰向长周期方向移动明显.     

基岩上均匀场地中透镜体对地震动的影响

采用有限元方法研究了基岩上均匀场地中透镜体对地震动影响的基本规律,分析了含透镜体的场地与不含透镜体的场地对地震动影响的差别,针对透镜体埋深、宽度、厚度、刚度以及输入波频谱等因素对地震动反应谱的影响进行了研究.研究表明,透镜体的存在对地震动有显著的放大作用,该放大作用可达49.7%;由于透镜体对入射波的散射,会产生竖向加速度,且竖向加速度的短周期成分相对较多;透镜体埋深、宽度、厚度、刚度以及输入波频谱等因素对地震动反应谱具有重要的影响.     

九寨沟Ms4.1级余震薛家坝场地地震动响应监测数据分析

九寨沟"8. 8"地震后余震一直持续,对灾区人民生命财产安全造成了极大地威胁,进行余震监测研究意义重大。通过对薛家坝不同地基类型、不同高程处各监测点的地震动响应分析揭示:处于深厚覆盖层场地的1#监测点记录到的峰值加速度 2#监测点参考点,说明局部范围内不同地基类型对地震波的放大效应要比地形放大效应更为显著; 1#监测点阿里亚斯强度最大值分别为2#及参考点的1. 5、5. 1倍,而处于相同地基条件的2#监测点阿里亚斯强度最大值约为参考点最大值的3. 5倍;傅氏谱分析发现:深厚覆盖层场地对地震波的放大作用强于完整基岩场地,2#监测点同一高程不同埋深对地震波具有选择放大作用,距离洞口越近放大作用越明显。     

不同类别场地大型异跨地铁地下车站结构地震反应分析

场地类别对地下结构的地震反应具有重要影响,随着地下结构横截面尺寸及其复杂程度的增加,这一影响将愈发显著.针对现有异跨地铁车站结构的特殊性,以苏州地铁工程建设为背景,通过对不同类别场地土-异跨地铁车站相互作用的120个静动耦合整体有限元数值模型结果进行分析,研究了场地类别和地震动特性对此类复杂截面地下结构地震反应的影响规律.结果表明:随着场地条件变差,车站结构楼板的峰值加速度放大系数近似呈线性减小,结构的层间水平相对位移峰值近似呈线性增大;场地类别对车站结构加速度放大效应的影响随基岩输入地震动强度的增大而逐渐减弱,结构的层间水平相对位移则随基岩输入地震动强度的增大而进一步增强;不同场地类别中的异跨车站结构受拉损伤分布位置大致相同,但随着场地条件的变差,尤其是场地类别从Ⅱ类变化为Ⅲ类时,上层悬挑边跨各构件的地震损伤程度明显加重.     

堆积型滑坡地震响应的离心模型试验

基于离心振动台模型试验,采用Taft波激励,不断增大其幅值,研究不同强度地震波作用下堆积型滑坡地震响应特征,对比分析了汶川地震清溪台站基岩波结果的异同.结果表明:坡面水平向和竖直向峰值加速度放大系数均随坡高增加而增大,呈现高程放大效应;坡体内水平向峰值加速度放大系数分布与坡面不同;坡面对输入地震波有反射作用并呈现坡面浅表放大效应;基岩水平向加速度随高程增加存在增大现象,与地震动输入相比,均有缩小现象.同一高程处,坡面水平向与竖直向、坡体内及基岩水平向峰值加速度放大系数随地震波幅值的增大其变化规律不同.     

地震作用下海底场地地震动效应研究

通过ABAQUS运用一维时域显式积分方法,采用6条地震波,对某海域两个油田场地进行地震反应分析,得到在不同强度地震动时海底场地的反应,并且对两个海底场地按照现行规范进行场地类别划分.结果表明,海底波的反应谱特征明显区别于陆地波;随着基岩输入地震动强度的增大,其反应谱峰值逐渐增大,且地震动强度主要影响反应谱的高频段,对低频段的影响有限;而海底场地对地表峰值加速度的放大作用逐渐减小,呈非线性变化.现有的针对陆上地震抗震设计参数的选取对海域场地适用性较差,有必要针对海底场地展开相应的研究.     

软弱夹层土对软土场地地震效应的影响

本文以来自天津某工程的一场地为原型,对软夹层的埋深和厚度对软土场地地震效应的影响进行了数值分析.为了分析软弱夹层的埋深和厚度对地表地震动参数的影响,分别对原剖面进行了以下处理：软弱夹层的埋深从2 m增加到62 m,构造了16个剖面;软弱夹层的厚度从2 m增加到10 m,构造了5个剖面.选用Taft、ElCentro和Northridge地震记录作为输入地震动,利用程序SHAKE91对不同的构造剖面、不同的输入地震波及不同的峰值加速度水平,进行了场地地震反应分析,结果表明：对于给定的输入地震动和峰值加速度水平,随着软弱夹层埋深的增加,地表加速度峰值和放大系数λ都有减小的趋势,当埋深超过一定值后,地表加速度放大系数小于1.0;软弱夹层厚度对地表加速度峰值的影响与软弱夹层所处位置有关.     

某沉管隧道场地土地震响应研究

采用一维剪切波理论分析了广州洲头咀隧道场地土水平地震波作用下的响应.计算结果表明:①洲头咀隧道场地土在不同超越概率的基岩加速度作用下的地震响应放大系数基本相同;②土表加速度响应谱的卓越周期比基岩加速度的卓越周期稍有左移,但幅度很小;③不同钻孔土体对于同一基岩加速度的地震响应放大系数差异较大,因此对于土层构造变化较大的场地,应适当增加钻孔密度.     

汶川地震中强震动台基墩引起的记录异常分析

自由场地上的强震动记录是研究地震动衰减规律、制定抗震设计规范等的基础数据,因此,强震动记录是否可靠至关重要,将直接影响相关的统计分析结果．在汶川地震中,宜宾高场强震动台记录了一组3分量加速度记录,其中东西向峰值加速度为101．2cm／s^2,南北向峰值加速度为122．1cm／s^2,垂直向峰值加速度为94．4cm／s^2．加速度时程图示结果表明记录曲线呈现明显的不对称,尤其是垂直向更甚．此外,较之附近其它强震动台峰值加速度明显偏大．本文针对这一异常记录进行了分析,并通过现场实验、振动台实验和数值模拟分析了异常产生的机理．结果表明,记录异常是由仪器墩的放大作用和碰撞效应引起的．放大作用起因于仪器墩高宽比过大,而运动中的仪器墩底部接触碰撞使地震动记录呈现显著的不对称,即“瀑布”现象．     

岩质高陡边坡动力响应及失稳机制大型振动台模型试验研究

针对岩质高陡边坡动力响应和失稳机制问题,设计并完成了含不连续节理的岩质高陡边坡大型振动台模型试验.对主要岩性特征,采用水泥、沙、铁粉、黏土与混合剂配制岩体材料.对岩质边坡的不连续节理,在边坡内部按照一定的规律设置表面摩擦系数极低的特氟龙布.试验表明,含顺向不连续面的高陡岩质边坡地震作用下的破坏形态主要有三个阶段:裂缝开展,坡面剥落,崩塌滑动;主要滑动面沿特氟龙开展,发生在2/3坡高的位置;加速度响应沿坡面向上有明显放大,水平向加速度占主导;当地震烈度加大时,离坡尖越近,加速度放大效应越强.     

近断层地区抗震设计谱研究

预测近断层地区的抗震设计谱可以为该地区工程结构的抗震设计提供依据.通过对28条具有明显方向性效应特征的近断层地震动峰值速度、速度脉冲周期的统计分析,给出了估计近断层方向性效应脉冲地震动峰值速度和脉冲周期的经验关系式.对2种场地上脉冲地震动ATv/V的研究表明,岩石场地上的ATv/V值明显大于土层场地的ATv/V.基于近断层地震动的这一特征,建议了岩石和土层场地的等效脉冲地震动模型.基于脉冲地震动参数的经验关系式和简单的脉冲地震动模型给出了近断层地区岩石和土层场地上考虑方向性效应影响的设计谱.与规范设计谱的比较结果表明,我国设计谱的取值偏低,尚需考虑近断层脉冲型地震动的影响.     

基底脱空条件下交叉隧道动力放大效应

对于交叉隧道这一结构形式,下穿隧道的存在会使得上跨隧道交叉段结构在列车荷载作用下动力响应大于非交叉段。依托新建京张草帽山交叉隧道工程,采用现场测试的手段对交叉隧道动力放大效应进行了验证,基于有限差分法建立三维仿真模型,对基底脱空条件下交叉隧道动力放大效应开展研究,并分析隧道净距、围岩级别对加速度放大系数的影响。结果表明:交叉段各特征点动力放大效果由大至小依次为隧底、拱腰和拱顶;基底脱空会加剧交叉段动力放大效应;随着隧道净距减小和围岩级别降低,交叉点动力放大效应会有所增强,基底脱空时加速度放大系数相比于基底完好时受到隧道净距的影响更为显著。并考虑交叉隧道动力放大效应,对交叉隧道设计、施工及后续运营提出了一些建议。     

风尘寺单薄山脊九寨沟余震频谱特征分析

研究近地震场地的地震频谱变化特征,分析其地形效应,能够为边坡支护设计提供依据。通过对九寨沟风尘寺台站实测的3次余震数据对比分析,揭示了不同监测点地震时频谱变化特征。结果表明:相对于山脚监测参考点,山脊监测点FFT主频值较小,集中在7～12 Hz;山脊监测点加速度反应谱特征周期较大,范围为0. 06～0. 12 s; HVSR分析揭示山脊监测点谱比分析的地形放大系数可达12,且存在多个卓越频率,主要在5、30以及50 Hz左右放大较为明显;山脊监测点均方根加速度在水平方向与竖直方向均具有不同程度的放大,且在水平EW向有显著的放大效应,放大系数可达12. 5倍。可见单薄山脊对地震波具有明显的地形放大效应,而且当地震波传播方向与山脊走向大角度相交时地形放大效应最为显著,同时也证实了微地貌对斜坡地震动响应的控制作用。     

地下厂房洞室群动力反应时程分析

采用动力时程分析法,对杨房沟水电站地下厂房洞室群地震反应进行了三维非线性数值模拟,分析了洞周围岩的加速度、位移时程变化及应力分布特征.计算结果表明,在地震荷载作用下,洞室高边墙对加速度有一定放大效应;洞周围岩地震位移波形与输入地震波形一致,围岩各质点间的相对变形及围岩永久变形均较小;围岩应力分布较为合理,最大主应力及最小主应力幅值较小,地下洞室群在设计地震荷载作用下抗震稳定性较好.     

Effects of soil amplification ratio and multiple wave interference for ground motion due to earthquake

Study on seismic disaster is quite important for pro-tecting the lives and properties of the people[1]. Manyprevention disaster projects in civil constructions, etc.require quite accurate and reliable ground motion parame-ters. It has great social and economic effects to analyze thedamage mechanisms and destructive processing of build-ings by means of investigations of quantitative groundmotions. Numerical simulations of seismic ground motionhave been increasingly developed with the populariza…     

基于不同上覆岩层的浅埋隧道动力响应特性研究

利用Midas NX有限元数值模拟软件对浅埋隧道数值模型进行非线性时程分析,研究了在不同上覆岩层的情况下,岩层类型和地震波激振峰值对浅埋隧道加速度动力响应的影响。结果表明:在Ⅰ~Ⅴ类上覆岩层状况下,衬砌上各测点的放大系数大于1;不同上覆岩层对衬砌加速度动力响应均有放大效应;围岩条件越好,隧道抗震性能越强。在Ⅰ~Ⅲ类上覆岩层条件下,地震波激振峰值对隧道动力响应的影响比在Ⅳ及Ⅴ类上覆岩层条件下要大。     

特厚表土层立井冻结方案多目标灰色局势决策

针对特厚表土层立井冻结方案的选择尚无理论依据的现状,提出了一种将多目标灰色局势决策理论与有限元数值模拟相结合选优深冻结井冻结方案的方法。工程实例表明,该种方法具有应用简便,决策效果好等优点,为今后科学、合理地选定特厚表土层冻结方案设计提供了一种理论方法。