SH波作用下三维软弱夹杂对地面运动的影响

基于三维有限元数值模拟对单一浅埋软弱立方体夹杂对地面运动的影响进行研究。通过谱比曲线分析了浅埋软弱夹杂及深宽比对地面运动的放大作用,并分析了夹杂对加速度峰值和反应谱的影响。最后,与二维有限元数值模拟结果进行比较。结果表明:软弱夹杂对R0.85l区域的地面运动放大作用明显,地面运动最大点位于夹杂中心在地表的投影处;当深宽比较小时(N≤1/2),夹杂会对地面运动产生较大的放大作用,当深宽比N≥1时夹杂对地面运动无明显的放大作用,深宽比N=1/16时对地面运动的最大放大倍数是无夹杂自由场的4.2倍;二维模型下夹杂对地面运动放大的频段范围要比三维的宽,放大倍数要比三维的小。     

论结构物的竖向地震输入

本文以烟囱为例研究了结构的竖向地震输入问题。研究结果表明,基础弹性和截面的变化对行波输入系数γ_v的影响很小。给定基础底部的地震输入,在地震工程感兴趣的频段内(0—20赫兹),|γ_v|=1,即基础不会引起竖向地震输入的放大。文献〔7〕采用的基础对地震输入具有很强的放大效应的假定是不合理的。 对于一般中等坚硬土壤,高耸结构-土竖向共同作用的结果很可能导致结构基底和附近自由地表地震动频谱的显著差异。文中导出的反映这一差异的传递函数T_v为下列课题的研究提供了线索:1.校正高耸结构物对竖向地面运动的影响,把结构基底的强震记录转化为自由场地面运动记录,以用于近场地震学的研究;2.将自由地面竖向运动记录转化为结构基底地面运动,以用作按反应谱理论计算结构反应的地震输入;3.通过对比理论和观测的传递函数T_v来推断结构-土系统竖向运动的整体动力特性。 就烟囱等高耸结构的竖向地震反应而言,对于一般中等坚硬土壤,整个结构-上体系的阻尼力主要来源于地基内的辐射阻尼。结构阻尼和辐射阻尼相比可以略去不计。所以将地基简化为静力弹簧的处理方法〔5〕只能运用于坚硬地基,其它情况下可能导致较大的误差。 本文还就当前我国地震工程界围绕竖向地震力的争论提出了一些看法。     

三维竖向断层场地对地面运动的影响

实际工程场地中的断层通常具有三维尺寸,应进行三维分析。本文考虑均匀弹性半空间内存在不同长度、深度的三维断层,由下向上垂直入射一个脉冲波,主要采用三维时域显式有限元结合透射人工边界的方法及相应编写的三维显示有限元波动程序DSI3,计算断层附近地震地面运动的时程反应,研究含有三维断层场地地面运动的一些特点,并与自由场反应对比,以说明三维竖向断层对地震波传播的特点和对断层附近地面运动的影响。     

竖向断层对场地地面运动的影响

本文采用二维显式有限元结合透射边界的数值方法,考虑均匀弹性半空间内存在着不同宽度及深度的断层,由下向上分别垂直和斜(30°)入射一个脉冲波,研究非发震断层地面运动的一些特点。通过计算断层内外地震地面运动传递函数的幅值谱,并与自由场反应对比,以说明竖向断层对地震波传播和附近地面运动的影响,在此基础上进一步对断层周边一般结构抗震设计是否要考虑断层影响提出了几点建议。     

复杂地形条件对强地震动特征的影响

基于甘肃文县获得的汶川地震强余震记录分析和FLAC3D软件模拟场地地震反应的方法研究了地形条件对地震动的影响.首先结合文县流动地震台强余震记录,分析了文县山包场地的地震动分布特征;其次对该山包进行了地形测量、地震勘探和土样采取,根据实测资料建立了FLAC3D三维场地数值模型,采用实际基岩记录输入,研究了山包不同部位地震动的分布特征.研究表明:数值计算与观测的结果在一定频段范围内有较好一致性;其时域峰值加速度放大比接近,反应谱谱比结果放大趋势一致,1 ～10Hz的地震动放大最明显;FLAC3D软件能够有效地模拟三维场地的地震反应.     

考虑多维地震动及重力作用的土层场地地震反应分析模型

合理有效的工程场地自由场分析是开展地下结构地震反应计算、发展地下结构实用抗震分析方法的前提。目前常用的自由场分析方法多局限于单向地震动输入，难以考虑多向地震动共同作用时的非线性耦合效应。鉴于此，提出一种考虑水平和竖向地震动及重力荷载共同作用的土层地震反应分析力学模型，该模型采用捆绑约束条件作为侧面边界条件，采用基于黏性边界的地震动输入方法将输入地震动转化为等效地震荷载，可实现自由场计算中水平和竖向地震动以及重力荷载的同时施加，简化了计算步骤，减少了计算成本。此外，该方法考虑了水平和竖向地震荷载的叠加效应，对于考虑材料非线性及大变形影响的土层场地地震反应分析具有更为良好的计算精度与适用性。     

三维不规则地形河谷场地地震响应分析方法研究

本文提出了不规则地形地震响应分析的自由场计算方法,并以小湾拱坝场址作为三维场地模型,比较了三维不规则场地侧边界自由场的精确解和近似解;同时,采用大型有限元软件Ansys/Ls-Dyna计算了自由场对场地内部场点地震响应的影响.计算结果表明,三维场地模型的二维自由场近似解与精确解有很大差异,其结果对三维场地内部场点地震响应影响显著,因此,要准确求解三维不规则地形的地震响应必须采用真实的二维侧边界模型.     

显式中心差分有限单元法在复杂场地地震反应分析中的应用

简单介绍了显式有限单元法,并用此方法分析了有宏观调查结果的典型山梁对地震地面运动的放大效应。提出计算模型应更真实和应该用加速度峰值放大,山顶运动持时增长,谱特性改变三者共同解释山梁顶部震害远大于山脚震害的看法。     

上海软土地震响应的振动台模型试验及其三维数值拟合分析

对上海典型软土地铁车站结构振动台模型中的自由场振动台模型试验建立了三维计算模型,包括计算范围的确定,材料本构模型的选取,动力边界条件的选用以及地震波的输入等4个方面.用该模型对自由场振动台模型试验进行了三维的拟合分析,并将计算结果与实测结果以及二维拟合分析结果进行了比较分析,表明三者吻合较好.说明该计算模型可用来模拟模型土的动力特性,可为建立上海软土三维地震响应的计算方法提供基础.     

浮放设备地震滑移反应数值模拟研究

以前人研究建立的浮放设备滑移反应分析理论为基础,给出了浮放设备在水平和竖向地震输入下滑移反应运动微分方程,选取连续型的库仑摩擦力模型,采用Runge-Kutta法求解浮放设备地震滑移反应运动微分方程,可以得到浮放设备在地震作用下的绝对加速度、相对速度和相对位移反应时程。采用编制的计算程序,进行了浮放设备地震滑移反应参数影响研究,结果表明:浮放设备水平滑移反应随着水平地震地面输入或楼层反应输入的增大而增大,随着设备与支撑面之间摩擦系数的增大而减小;当水平向输入加速度峰值大于0.3g时,需要考虑竖向激励的影响。     

滑移摩擦隔震系统在多向地面运动作用下的试验研究

基础隔震通常只考虑隔离水平地面运动，而对竖向地面运动的影响注意不够，本文进行了滑移摩擦隔震系统的振动台房屋模型试验，研究多向地面运动输入时上部结构反应和隔震系统的性能，试验中分别对模型输入了不同方向的地震动，其中包括水平单向、水平双向、水平和竖向及三向地震动输入，对试验结果进行了分析比较，结果表明竖向地震动输入对上部结构的水平地震反应有显著影响，同时在橡胶隔震支座中产生了竖向拉力。     

近场强地面运动的三维模拟：由破裂方向性推断盆地边缘效应

神户地震造成严重破坏的地区呈狭窄的带状分布是１９９５年兵县南部（神户）地震非常显著的特征。形成强地面运动放大的过程至今未见阐述。通过构造一个掩埋于靠近盆地的走滑断层的一个Ｍ＝７地震的动力学破裂过程,我们模拟了由破裂方向性产生的盆地边缘效应。通过三维有限差分法计算了频率达１Ｈｚ的速度的地面运动地震图。峰值地面速度曲线的状态显示,当断层与盆地边缘平行时,峰值地面运动在沿盆地边缘一个宽度在几公里范围的狭     

土-结构相互作用分析中几类地震输入方式的比较

地震作用下土-结构动力相互作用的整体有限元分析需要在人工边界处输入地震动。目前可能采用的地震输入方法包括黏弹性边界自由场输入方法、自由场应力方法、自由场位移方法以及侧边界自由方法。由于采用近似人工边界条件或者未完全考虑地震自由场,上述地震输入方法均为近似方法。本文以大开地铁车站二维有限元分析为例,根据规范建议的边界位置,研究了上述地震输入方法的精度,研究成果可为土-结构相互作用分析的合理地震输入提供一定参考。     

用线性波传播模型再现视非线性地震响应

在地震工程中,地震荷载的预测了解沉积层地面运动的放大作用,它定义为沉积 与岩石场地地面运动大小的比值。在１９９４年北岭地震中,观测到的沉积层场地余震的（级为３－４）弱地面运动放大作用是主震（震级为６．７）放大作用的２倍。这种现象的一种解释是沉积层振幅的放大（非线性）作用。然后,利用经验脉冲响应进行的地震模拟和用弱非生,随机三维地壳速度弹性有限差分法的计算表明,线性波传播模型可以解释所观测到的（表现     

地形影响地面运动的观测研究

本文利用矿山爆破,进行了地形对地面运动影响的观测研究.9次爆破的结果表明,山顶处位移和速度的谱曲线的峰区较山前和其它测点的集中,振幅的量值也大,其放大倍率约为3,其中与山体走向平行的水平分量放大得最大,与之垂直的次之,而垂直于地面的最小;山顶测点不同分量上最大位移所对应的周期接近,其对山前的放大量值近于2,也是水平分量大于垂直分量;山顶处地面运动的延续时间取决于爆破的药量和方式,山前等测点延时的放大为3-4倍,也是水平分量大于垂直分量.山顶上地面运动的这种特殊性,是由于入射波所激发的山体共振所引起的.     

堤坝边坡地震反应数值模拟平台与计算方法

首先,介绍了基于Open Sees独立开发的一套边坡地震反应与稳定性分析三维有限元计算软件Slope SAR;借助该计算平台建立了均质黏土边坡三维有限元动力分析模型。模型中选用土的多屈服面弹塑性本构模型模拟黏土的动力属性,沿振动方向的人工截断边界使用我们提出的动力自由场边界处理;据此,在模型基底输入El Centro地震波进行边坡地震反应分析。基于此,进一步讨论了坡顶局部负载与输入地震动特性对边坡地震响应的影响。结果表明,边坡对输入的地震动沿坡面起到放大作用;随着局部均布荷载长宽比逐渐增大,边坡地震响应以局部负载与地震动共同控制为主;边坡对输入地震动的低频分量存在放大作用,且对处于边坡自振频率附近的地震波放大作用特别明显;输入地震波特性对坡肩加速度傅氏谱峰值影响不大。应该说,Slope SAR有助于进一步开展各类边坡地震反应规律及失稳机制的研究。     

考虑河谷场地效应的拱坝-地基地震响应分析方法研究

正河谷地形对场地地震响应有很大影响,但一般进行拱坝-地基体系动力分析时为方便计算,常常将三维拱坝-地基模型的河谷四周侧边界简化为水平成层半空间来求解自由场(本文称为自由场近似解),这与拱坝-地基体系实际受到的地震作用差别是显而易见的。在拱坝-地基动力相互作用地震反应分析中,包括自由场在内的波动输入处理的合理与否,将直接影响     

三维复杂山谷地形SV波垂直输入地震反应分析

本文基于显式有限元法研究了地震波垂直入射时三维复杂山谷地形对地震地面运动的影响,在数值分析中应用了三维化二维的解法和黏弹性人工边界的处理方法,实现了地震波垂直输入下三维复杂场地地震动数值模拟,并验证了该方法的合理性.以四川桃坪地区一山谷地形作为研究对象,基于地表高程数据分别建立了二维和三维场地模型,对比研究表明:在复杂地形情况下考虑二、三维模型时具有明显差异,三维模型能更真实地反映地形变化对地震动的影响,复杂地形条件下有必要考虑三维实际场地模型.本文对边界自由场的处理方法也可用于处理三维复杂场地地震动斜入射问题,为三维复杂地形场地地震效应研究提供参考.     

土层液化对地面运动特性的影响

大型振动台模型试验和计算分析结果表明，土层液化对地面运动的影响主要表现为：液化段地面运动里程形状，幅值频谱等方面均有很大变化，而且，当孔压比达０．６－０．７时土层液化就开始对地面运动产生影响，此外，波的短周期成份降低甚至被滤掉，长周期成份被放大，但是这种被滤淖或放大的周期段将随各种因素而变，输入地震波特征对液化时刻或液化开始起作用的时刻有重大影响，所得结果可用以很好解决液化宏观震害现象。     

地下隧道横截面内地震动土作用分析

地下隧道抗震分析的关键在于确定地震过程中隧道所受的地震作用,亦即地震动土作用。本文采用间接边界元方法,求解了弹性基岩上覆层状场地中地下隧道所受的横截面内地震动土作用,通过参数分析揭示了地震动土作用的峰值大小、空间分布等基本规律。研究表明,土-隧道动力相互作用对地震动土作用的空间分布形式影响较小,地下隧道结构横截面内所受地震动土作用的空间分布形式与隧道相应位置处自由场土层应力空间分布形式基本一致;土-隧道动力相互作用对地震动土作用有明显放大效应,隧道主要位置点的水平动土作用和竖向动土作用与隧道相应位置处自由场土层应力相比分别放大1.4~2.0倍和1.2~1.6倍;随隧道埋深的增加,隧道所受地震动土作用呈明显增大趋势。最后在此基础上提出了横截面内地震动土作用的一个简化计算方法。该简化方法基于自由场地震响应分析,采用动力放大系数来考虑土-隧道动力相互作用,方法简单实用,计算精度可以满足工程需求。