北京地区中硬场地对地震动加速度反应谱的放大效应研究

当前,合理确定地震动峰值加速度与反应谱特征周期是工程场地地震动参数确定工作的主要内容。本文以北京地区典型中硬场地为研究对象,分析场地条件对不同周期地震动反应谱值的影响。首先,计算不同震级、震中距条件下的基岩地震动加速度反应谱,合成基岩输入地震动时程;再利用110个工程场地的钻孔资料进行土层地震反应计算,分析中硬场地条件对不同输入环境下的地震动加速度反应谱值的放大效应。结果表明,中硬场地对高、中频震动放大效应明显,尤其是对0.2-0.5s周期段地震动加速度反应谱值的放大倍数大多在1.3以上;场地覆盖层厚度变化对不同频段地震动加速度反应谱值的放大倍数所产生的影响是不同的,与场地自振周期的相关性很强;在不同的地震动输入环境下,中硬场地对不同频段地震动加速度反应谱的影响是不同的,这一结论对实际的抗震设防工作具有一定参考价值。     

基于DEEPSOIL的软土场地地震反应研究

软土场地地震反应分析是目前工程场地地震安全性评价中的重要组成部分,对场地设计地震动参数的确定具有重要意义。利用一维场地地震反应分析软件DEEPSOIL,可进行场地线性、等效线性化和时域非线性等多种分析,并可考虑孔隙水压的影响。笔者根据土层计算参数,编制了DEEPSOIL软件场地模型输入文件的自动生成程序,可高效、快速地完成对场地的建模。通过数值算例验证了DEEPSOIL软件的精度。同时通过对某典型Ⅲ类软土场地的地震反应分析,研究了拟合参数的敏感性以及等效线性化方法和时域非线性方法对峰值加速度和地表加速度反应谱的影响,并指出了等效线性化方法在分析软土场地地震反应中的不足。对于软土场地建议采用DEEPSOIL软件进行时域非线性分析,因为其参数简单并容易确定,适合建模快速和使用方便的要求。     

含氯盐遗址土盐渍风蚀效应试验研究

盐渍风蚀是中国西北干旱区岩土体盐渍劣化加剧风蚀损耗的一种普遍破坏效应,导致遗址体底部盐渍区掏蚀凹进,严重威胁遗址整体稳定。基于室内试验,采用脱盐遗址土掺入不同含量NaCl后制成重塑样,模拟自然干湿循环条件养护并进行声波测试和风洞试验,就遗址土盐渍劣化和风蚀损耗效应做出初步分析。结果表明:含氯盐遗址土试样盐渍劣化和风蚀损耗过程中含盐量是内在因素,干湿循环起着外助力作用。     

北京地区中硬场地地震动效应研究

依据典型工程场地的地震安全性评价报告,研究北京地区中硬场地地震动效应。首先,统计分析了地震安全性评价结果中的场地地震动放大效应。再利用201个工程场地的钻孔资料进行土层地震反应计算,分析不同地震动输入下的场地地震动放大效应。结果表明,北京地区中硬场地地震动放大效应明显,得到的场地地震动峰值加速度转换系数Ka高于《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）中的值,大震水准下更为突出。因此,如在北京地区直接采用《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）中的调整系数,可能会低估北京地区中硬场地的地震动放大效应,降低抗震设防标准。最后指出,场地地震动峰值加速度转换系数明显具有区域性,应根据详细的场地地震动效应研究结果,合理地确定场地地震动转换系数。     

基于场地效应的悬索桥随机地震响应分析

因大跨径悬索桥梁具有较大的跨越尺度,同时墩柱基础所处场地条件也存在差异,所以对其进行地震响应分析时需考虑局部场地效应。为了正确分析场地效应对大跨度桥梁的地震响应,以某悬索桥为研究背景,采用MIDAS/CIVIL有限元软件,建立该悬索桥的有限元模型,在考虑地震动的局部场地效应情况下列举9种不同的计算工况,对大跨度悬索桥进行时程分析,通过控制一个塔墩处场地类别,改变另一个塔墩处的场地类别来分析场地效应对桥梁跨中位移和弯矩的影响。研究结果显示:场地效应对悬索桥的跨中位移和弯矩存在一定影响,不同的场地条件对桥梁同一位置的破坏程度不同。     

地铁车站对临近场地地震反应谱影响分析

考虑土—结构相互作用影响,分析在不同的地震波作用下不同结构形式地铁车站对临近场地地震动响应的影响规律。经过两次反演得到地铁车站所在深度的EL-Centro波,将此波形与生成的人工波分别作用于自由场地与包含地铁车站的两种地层结构,将得到的场地反应谱特性与自由场地表反应谱进行对比。由对比结果可知:在短周期部分地铁车站的存在使得地表加速度反应谱谱值变大,而在长周期部分,地表加速度反应谱谱值变化相对而言较小,即地铁车站的存在对地表加速度反应谱的长周期部分基本不影响;在不同地震波作用下,不同地铁车站结构对临近场地土反应谱的变化影响度因子曲线均呈倒"S"型,有唯一拐点;地铁车站结构的跨度与高度越大,其对周围场地土反应谱带来的影响越大。     

软土层几何特性与剪切波速对场地峰值加速度的影响

软土层对场地地震动的影响一直以来是地震工程学的研究重点。本文应用一维真非线性场地反应分析方法,对某单层匀质场地内软土层的几何特征(厚度与埋深)和剪切波速变化对地面峰值加速度的影响进行了数值分析。研究结果表明:软土层的存在使得场地加速度幅值分布在软土层处发生突变,随着软土层几何特性和剪切波速的不同,这种突变可能使得地面峰值加速度增大或减小;存在一个由软土层厚度、埋深和相对剪切波速三个参数构成的临界状态面,当软土层的状态位于临界面以内时,软土层对地面峰值加速度起放大效应,且加速度效应系数随着上述三个变量的增大表现出先增大后减小的变化规律;当软土层位于临界面以外时,其对地面峰值加速度起衰减效应,加速度效应系数随着上述三个变量的增大而减小。根据算例的参数分析建立了其临界面方程,并提出了估计软土层加速度效应系数的经验公式,可为类似问题提供参考。     

Soft Soil Site Characterization on the Coast of Yantai and Its Effect on Ground Motion Parameters

INTRODUCTION ThetrainferryharboratSitudiinYantaiisakeytransportationinfrastructurewhichlinks NortheastChinaandSouthChinainthecoastalarea.Topographically,theengineeringsiteislocated inacoastalplainandthereliefisflatandcoveredwithathicksoilstratumwhichiscom…     

基岩输入时程随机数对场地峰值加速度的影响研究

研究基岩输入时程随机数对场地峰值加速度的影响,对核电厂设计地震动参数的合理确定具有重要意义。本文选取了某重要核电站场地具有代表性的3个钻孔,建立了场地计算模型。根据确定性方法、概率性方法得到的基岩反应谱及其包络谱,基于不同随机数,分别合成了400条基岩输入时程。采用LSSRLI-1程序进行了场地地震反应,根据4800个计算结果,研究了不同随机数对地表峰值加速度的影响,给出了自然对数下峰值加速度标准差的估计,揭示了峰值加速度的分布规律,提出了对核电厂设计地震动参数合理确定的建议。     

覆水场地地震反应分析

随着各种海洋结构物的兴建,覆水场地的地震反应逐渐成为研究热点。基于任意拉格朗日-欧拉描述,推导时变区域上的流体运动方程,给出流场、结构的接触条件和流场网格运动控制方法。对于平坦覆水场地,水平向地震动作用下,根据Couette流理论证明该类场地流体作用可以忽略;竖向地震动激励下,横向均匀场地可以通过动水压力公式准确考虑流体作用,横向非均匀场地则需要通过流固耦合方法考虑流体作用,以海底隧道为例加以说明。对于起伏场地,天然起伏场地在地震动激励下的动力反应具有明显的流固耦合特征,以三角形起伏场地为算例;结构物的兴建造成的人工起伏场地同样需要考虑流固耦合效应,以某沉管隧道在水平向地震动激励下的动力反应为算例,并根据结果初步提出该类结构物流固耦合分析的简化计算方法。     

考虑近断层方向性效应及土层非线性影响的场地概率危险性分析

针对一典型砂土场地基于等效线性分析方法,研究了土层对输入近断层地震动脉冲特性的影响。选取两组近断层脉冲和非脉冲地震动对地表加速度反应谱放大系数进行了对比研究。结果表明：基岩非脉冲地震动经过土层的高频滤波作用传至地表后有转换成脉冲地震动的可能;基岩脉冲地震动经土层传播至地表后仍具有脉冲特性,部分含有潜在第二脉冲的地震动由于共振作用会产生附加脉冲。与非脉冲地震动相比,脉冲地震动会引起土层较强的非线性响应,导致加速度反应谱放大系数随基岩加速度值的增大衰减较快;而对于长周期加速度反应谱（3 s）,脉冲地震动引起的放大系数在基岩加速度大于0.1 g时远大于非脉冲地震动引起的放大系数。最后通过回归分析得到场地放大系数方程,建立了一种考虑近断层脉冲特性及土层非线性相互影响的场地概率地震危险性分析方法。     

考虑近断层方向性效应及土层非线性影响的场地概率危险性分析

针对一典型砂土场地基于等效线性分析方法,研究了土层对输入近断层地震动脉冲特性的影响。选取两组近断层脉冲和非脉冲地震动对地表加速度反应谱放大系数进行了对比研究。结果表明：基岩非脉冲地震动经过土层的高频滤波作用传至地表后有转换成脉冲地震动的可能;基岩脉冲地震动经土层传播至地表后仍具有脉冲特性,部分含有潜在第二脉冲的地震动由于共振作用会产生附加脉冲。与非脉冲地震动相比,脉冲地震动会引起土层较强的非线性响应,导致加速度反应谱放大系数随基岩加速度值的增大衰减较快;而对于长周期加速度反应谱（3 s）,脉冲地震动引起的放大系数在基岩加速度大于0.1 g时远大于非脉冲地震动引起的放大系数。最后通过回归分析得到场地放大系数方程,建立了一种考虑近断层脉冲特性及土层非线性相互影响的场地概率地震危险性分析方法。     

波速原位测试结果标准差对较深软场地地震反应谱影响初探

波速测试结果在工程上的应用越来越重要,但波速测试结果的不确定性一直影响着抗震设计。为了准确地描述这一不确定性,对较深软场地的地震响应进行了计算。采用Shake 2000程序,通过输入不同类型的多种强度的地震波,研究了较深软场地的多种工况下剪切波速测试标准差对地表加速度反应谱和峰值加速度的影响。结果表明,较深软场地上的波速测试标准差对场地的加速度反应谱和峰值加速度基本没有影响;不同地震强度下的反应谱和峰值加速度的变化,基本可以忽略。随着波速测试数据量的增加,本文研究结果还有待进一步的深入与完善。     

不同的地震动输入面对地震反应分析结果的影响

利用目前工程抗震设防上广泛应用的土层地震反应计算分析软件,对成都某典型卵石场地剖面进行了计算,得到了不同输入地震强度下的地震反应分析结果随不同地震动输入面的变化规律。结果表明,无论是地表加速度峰值,还是反应谱特征周期,在相同的地震动强度输入下,均是随着地震动输入面的变深而增大,其中加速度峰值最大增加20%以上,反应谱特征周期最大增加10%以上。此结论可为工程抗震设计人员获得科学合理的结构设计提供参考。     

考虑地震动局部场地效应的大跨度斜拉桥随机地震响应分析

基于随机振动理论,以苏通长江公路大桥为例,研究了局部场地效应对大跨度斜拉桥地震反应的影响。结果表明:与一致激励相比,局部场地效应对结构的内力和位移影响显著;场地效应对主梁、索塔内力和位移的影响程度及规律也不尽相同,须区别对待分析。     

天津地区土动力学参数变异性对地表地震动参数的影响

收集天津地区十多年来的83份地震安全性评价报告,统计202个钻孔的1 650组动三轴数据,分别给出不同种类土在不同区间深度下的统计代表值及其标准差。以某典型Ⅲ类场地为例,用等效线性化方法进行多种地震动强度及相位输入下的水平成层场地地震反应分析计算,详细研究该地区覆盖土层动剪模量比和阻尼比变异性对地表峰值加速度及其反应谱的影响。结果表明:场地地表峰值加速度和反应谱随土动剪切模量比增大或减小而增大或减小,随土动阻尼比增大或减小而减小或增大;在大震输入条件下,地表峰值加速度和地表反应谱的中、高频段随土动剪切模量比减小而减小的变化尤为明显,动阻尼比变化也有一定影响,但不如土动剪切模量比减小变化时影响明显;在中震、小震地震动输入条件下,场地土的动剪模量比和阻尼比变异性对地表峰值加速度和反应谱影响并不显著。     

基岩输入参数对场地地震反应的影响分析

基岩输入参数主要包括基岩面埋深、基岩剪切波速和基岩地震动强度等因素.本文通过分析某场地在选择不同深度的假想基岩面、不同的基岩剪切波速以及不同基岩地震动强度条件下的场地地震反应结果,得出在不同的基岩输入参数条件下,地表的地震动峰值加速度和加速度反应谱存在很大差异.     

利用宁洱地震强震记录分析场地响应

采用Nakamura方法,利用2007年6月3日宁洱地震强震动记录S波资料和脉动观测资料,计算了宁洱震区一些强震动台的场地响应.结果表明,当台站场地为基岩或覆盖层较薄时,由脉动数据和S波数据分别计算的谱比曲线一致性很好.当覆盖层大于35 m的时候,两者的谱比值有差异,即用S波计算的场地放大响应要明显大于用脉动计算的场地响应.     

不同倾角断层对场地动力放大效应的分析

一般认为断层有一定的隔震作用,但是也有不少震害表明断层附近的破坏反而比较严重。为探讨其中机理,采用有限元方法分别建立包含不同倾角无厚度断层的场地模型,并分析了在各种频率入射波的作用下该场地的动力反应。计算结果表明,断层对场地的动力反应有一定的放大作用,特别是当入射波的频率与场地的基频接近时,放大效应更为明显。计算结果还表明,断层的倾角对场地的动力反应也有影响,随着断层倾角的减小,断层出露点附近的动力放大效应增大。     

用Nakamura技术评估天津地区场地效应

用传统的经验转换函数方法评估场地效应需要有一个小孔径台阵,布设若干地震计,其中须有离软土台不远的基岩台。这种方法在天津市这样的大面积平原多震地区无法实现。天津市辖区面积11000km2,只有北部的蓟县是山区,市区是平原,南部的塘沽区、汉沽区、大港区是滨海第四纪巨厚沉积区。天津南部滨海区在1976年唐山MS7·8地震时受灾最重,死亡人员超过20000。天津是1949年以来我国唯一遭遇麦卡利地震烈度达到Ⅷ震灾的直辖市,也是此间我国遭遇地震最大(1976年宁河MS6·9)的城市。十五期间投巨资建立了数字地震观测台网,位于不同场地上的地震观测点清晰、完整地记录了若干有感地震。本文利用近场地面自由场地震三分向记录和Nakamura技术研究了天津地区的场地效应。并与唐山地震时天津地区实际遭受的宏观地震烈度相对比,结合天津地区的地下结构进行了分析。结果表明,Nakamura技术所获得的反映震害的指标(Nakamura技术的放大倍数)与实际震害基本一致。说明Nakamura技术在与天津地区地质构造类似的城市(平原、第四纪沉积层巨厚)如北京、上海、成都具有推广应用价值。我国正在建设大量自由场、数字化、宽频带、大动态地震观测点,该方法具有一定的应用前景。