用三维半解析边界元的子结构法分析凸起山包对地震波的散射

本文建立了一种三维半解析边界元子结构法。这种方法可在频域就三维轴对称凸起山包对地震波的散射进行分析。这种方法节省存储空间、计算工作量小。另外还叙述了拐角的处理方法。     

基于动力子结构方法的场地地震反应分析方法

本文验证了将约束子结构法引入到复杂场地地震反应分析的可行性,并在此基础上提出了两种进一步提高计算效率的简化措施。结合土层有限元模型的自身特点,提出了标准子结构的概念,通过设置标准子结构,可减少相同子结构的重复计算。基于约束子结构本身的性质,假定土层计算区域为局部非线性,可简化等效线性化分析过程,通过数值试验给出了局部非线性区域的取值范围。算例表明,上述简化措施在提高大规模复杂场地地震反应分析计算效率方面具有显著的优势。     

A Discrete Wavenumber Boundary Element Method for study of the 3-D response 2-D scatterers

A mathematical formulation of the 2·5D elastodynamic scattering problem is presented and validated. The formulation is a straightforward extension of the Discrete Wave number Boundary Integral Equation Method (DWBIEM) originally proposed by Kawase¹ for 2D scattering problems and subsequently extended to the 3D problem by Kim and Papageorgiou.² It is demonstrated that the Green's function which is appropriate for a boundary formulation of the 2·5D elastodynamic scattering problem is the one corresponding to a unit force moving on a straight line with constant velocity. Such a Green's function is derived in the present study. The formulation may be used to study the wavefields in models of sedimentary deposits (e.g. valleys) or topography (e.g. canyons or ridges) with a 2D variation in structure but obliquely incident plane waves. The advantage of a 2·5D formulation is that it provides the means for calculations of 3D wavefields in scattering problems by requiring a storage comparable to that of the corresponding 2D calculations. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于离散单元法碎石垫层隔震性能的宏细观分析

为研究非接触桩箱复合基础中碎石垫层隔震性能,采用颗粒流软件PFC3D对碎石垫层和沉箱进行模拟分析,从宏细观多角度对碎石垫层隔震性能进行分析。研究结果表明,竖向压力、垫层厚度对垫层隔震效果的影响较大;地震动加载过程中,垫层底部颗粒水平相对位移较大,垫层中上部颗粒水平相对位移较小,颗粒配位数及垫层孔隙率与碎石垫层隔震效果关系密切。     

The Effect Analysis of Topography on the Spectrum Properties of Anti-Plane Movement

An explicit finite difference method is performed to evaluate the significance of topography effects on the seismic response of viscoelastic sites. The real accelerograms and bell-shape impulse wavelets, slope angle of cliff and angle of incidence on the spectrum property of the incoming waves are all discussed in detail. The conclusions show that the presence of topographic factors and the direction of the incident waves not only significantly affect the peak ground acceleration of a site, but also affect the spectrum properties of the incoming waves, and the effect on the direction of the incident waves is especially remarkable. The study also finds that it is reasonable to analyse spectrum properties with the input of impulse wavelets in the finite element simulation of wave motion.     

山谷地形对入射SV波地震反应分析

基于黏弹性人工边界的显式动力有限元方法,研究了突出平台状山谷地形场地的地形效应,分析了山谷地形对地表地震动的影响.结果表明:(1)沿着地震动输入方向地表反应较其他方向上的反应强烈;(2)与单一凸起山体地形对地表地震动的放大效应相比,相邻地形的存在对地表地震动位移傅里叶谱谱比曲线的形状影响不大,但是对PGD有着较大的影响...     

无破碎带断层场地对SH波的散射

在层状半空间精确动力刚度矩阵和斜线荷载动力格林函数的基础上建立间接边界元方法,在频域内求解无破碎带断层场地对入射平面SH波的散射。为方便求解,将总波场分解为自由波场和散射波场,自由波场由直接刚度法求得,断层两侧的散射波场通过在断层面上分别对两侧施加均布斜线荷载产生的动力响应来模拟,虚拟荷载的密度可通过引入断层表面的边界条件确定,最后叠加自由波场和散射波场求得总波场。以有落差断层和无落差断层模型为例进行数值计算,分析断层落差、断层倾角以及断层两侧介质的刚度比对散射效应的影响。研究表明,断层落差与波长相当时,断层对SH波的放大作用最大;地表位移幅值随着断层倾角的增大逐渐增大;若断层无落差且其两侧刚度不同时,一般刚度较小一侧地表位移幅值较大且振荡更为剧烈,波从刚度较小一侧入射时位移幅值放大尤为显著。     

循环往复加载的地下结构Pushover分析方法及其在地震损伤分析中的应用

考虑到地震作用下地下结构往往受到双向往复荷载作用,本文提出了循环往复加载的地下结构Pushover分析方法.介绍了该方法的实施步骤、基本功能与特点.该方法考虑了地震作用下地下结构双向受力的特点,利用多点位移控制的推覆分析算法进行地震作用下正向加载-卸载-反向再加载的全过程分析.该方法将一次循环加载过程近似看作一次地震作用过程,提出了基于循环往复加载Pushover分析的损伤模型,避免了对土-结构整体模型进行复杂的动力相互作用分析;通过一次循环往复加载的Pushover分析,根据结构构件刚度的改变对结构损伤进行有效评估.结合实际工程进行算例分析初步验证了循环往复加载Pushover分析及地震损伤模型的有效性.     

人工源宽角地震实验的谱元法模拟和逆时偏移成像方法研究

人工源宽角反射(折射)地震资料具有偏移距较大、信噪比较低等特点,通常用于地震波走时反演重建地壳速度结构。逆时偏移成像方法作为勘探地震学领域获取地下构造形态的有效手段之一,可以有效弥补走时反演方法的不足。本文针对大偏移距宽角反射(折射)地震实验,利用四边形网格谱元法进行波场模拟,结合了有限元法的灵活性和谱方法的指数收敛性,高效且高精度获取模型合成地震记录,后采用逆时偏移成像方法将合成地震记录偏移归位,获取地壳几何结构,验证了逆时偏移成像方法在宽角地震资料处理及结果解释中的适用性,为后期实际地震资料的偏移成像提供了理论依据和支持。     

盾构隧道纵向地震响应简化动力有限元法分析（英文）

本文重点关注对盾构隧道的纵向地震响应分析方法的研究,提出了一种简化的动力有限元分析方法。这种方法采纳了响应位移法的一些基本思想,采用和响应位移法一样的环梁和土弹簧模型,但采用动力有限元法来评估地基地震动,而摒弃了响应位移法中采用的地基振动为谐波形式的假定。与响应位移法相比,简化动力有限元法能够提高地基震动的计算精度,从而提高结构响应的计算精度;而与三维连续模型相比,新方法的计算规模小得多,从而能够大幅提高计算效率。然后,本文分别采用相应位移法和新提出的简化动力有限元法,对武汉长江隧道盾构段隧道进行了纵向地震响应分析,并对这2种方法计算结果的差异进行了分析。     

基于有限元法的土坯民房地震响应分析研究

基于有限元法研究了土坯民房的地震响应特征,提出了实施土坯民房震害防治的对策性建议。地震动由结构底部向上传播时,低频部分被墙体吸收,水平加速度逐渐增大,揭示了低破坏性地震动损伤土坯民房屋盖系统、高破坏性地震动损坏土坯民房承重构件,进而导致整体结构损毁的动力机制。砖柱（木柱）承重土坯民房的地震响应大于墙体承重土坯民房,后者最大剪应力集中在中间开间的横墙和纵墙的连接处,最大主应力集中在中间开间的横墙上;前者最大剪应力集中在横墙和柱的连接处,最大主应力集中在中间开间的柱体上部。由于2种结构类型土坯民房的薄弱环节有所不同,地震时的致灾原因亦存在差异。     

改进的城市桥梁震害预测因子法研究及其应用1

本文根据对青岛市123座桥梁的考察结果，建立了与青岛市桥梁类型比例相当的国内243座桥梁的资料，并以此为对象阐述了城市桥梁震害预测因子法的研究过程，确定了桥梁易损性影响因素及其取值，给出了桥梁震害预测指标计算方法和各种破坏状态的划分依据等。最后将此方法运用到青岛市地震应急指挥系统中，对青岛市的123座桥梁进行了桥梁震害模拟。     

考虑地震构造背景的地震活动性参数光滑方法在地震危险性概率评价中的应用

In this study, the North China seismic region was selected as the study area, and evaluation of seismic hazard using the spatial smoothing seismicity model was performed. Firstly, the study area is divided into grids, and some parameters (e.g. b-value, M0, Mu, azimuth and M-L relationship) for each seismotectonic model were assigned. Secondly, using elliptical smoothing based on a seismotectonic background model, the statistical earthquake incidence rate in each grid is successively calculated. Lastly, the relevant ground motion attenuation relationship is chosen to assess seismic hazard of general sites. The maps for the distribution of horizontal peak ground acceleration with 10% probability of exceedance in 50 years were obtained by using the seismic hazard analysis method based on grid source. This seismicity model simplifies the methodology of probabilistic seismic hazard analysis, especially appropriate for those places where seismic tectonics is not yet clearly known. This method can provide valuable references for seismic zonation and seismic safety assessment for significant engineering projects.     

Background Seismicity and Its Application to Seismic Hazard Assessment in the North China Region

The historical earthquake activity is intense in the North China region. However, no middle-sized earthquakes have occurred in the last decades in the region since the MS6.2 earthquake in the Zhangbei region in 1998. The quiescence of moderate and strong earthquakes is quite prominent in North China. In this paper, we use small earthquake records in 1970~2009 to study background seismic activity in the North China region. The spatial distributions of seismic parameters are presented, including b-value, the maximum magnitude and annual occurrence probability of earthquakes of M≥6.0. Our results show regions with low b-value that include the Yuncheng region in the Shanxi rift, the Suqian region located in the Tancheng-Lujiang fault zone and the Shijiazhuang region in the Taihangshan block. Our analysis on the synthetic spatial pattern of seismicity indicate that seismicity in the North China region is mainly affected by the regional dynamic factors of deep structures.     

等效线性化地震反应的震级距离参数调整法及其在地震安全性评价中的应用

传统等效线性化波动法最主要的缺陷之一是,当基岩输入地震动较强时,高频段算得的放大倍率比实际场地的实测结果明显偏低。在地震安全性评价中,该缺陷导致了低估重大工程设计地震动参数的严重后果。为弥补等效线性化方法的上述缺陷,沈建文等(2010)提出了通过震级M和距离R参数修正等效线性化的方法EQLM(M,R)。本文指出应变折减系数对计算结果的重要影响,对土层反应的等效线性化方法EQLM(M,R)做了进一步的讨论。同时结合地震安全性评价的算例,用设定地震确定了震级-距离,用EQLM(M,R)完成了土层反应的计算。     

地磁加卸载响应比方法在上海及其邻区地震研究中的应用

本文运用2000—2010年上海佘山台和崇明台地磁场Z分量所计算得到的地磁加卸载响应比资料分析了近11年地磁加卸载响应比对上海及其邻区中小地震的预测分析效果,并对原有的预测指标体系进行了完善。分析结果表明: ① 地磁加卸载响应比值在大于3.4的异常情况下,对上海及其邻区的M_L≥4.0地震预测有一定的指示意义; ② 两个台站的地磁加卸载响应比值随时间的整体变化趋势与上海及其邻区地震活动性的变化有较好的对应关系; ③ 通过小波变换得到,地磁加卸载响应比值与该地区的地震活动性时间序列都存在4.5年的周期变化,且在该周期尺度上位相变化一致性较好。     

地震作用下场地有限元建模时底部边界条件的影响

用有限元方法对场地进行地震反应分析时需将半无限域的场地有限化。本文针对底部人工边界的设置,采用滞回阻尼假设,推导了同时包含辐射阻尼和材料阻尼的均质场地地表位移放大系数解析式,进而研究了材料阻尼和辐射阻尼的变化对放大系数的影响。有限元建模时相当于忽略了辐射阻尼,计算误差会随着所分析场地阻抗的增加而逐渐增大,在共振区附近,忽略任一种阻尼的影响,都将显著地高估地表动力反应;远离共振区,阻尼的影响会迅速衰退。本文提出了通过增加场地材料阻尼来弥补所忽略的辐射阻尼的思路,并给出了有限元建模时考虑辐射阻尼后新的材料阻尼的确定方法。     

基于紧凑存储的任意四边形网格有限元法地震波场数值模拟

采用有限元法精确模拟复杂介质条件下的地震波场,一般采用三角单元,但在节点数相同的情况下,三角单元的计算精度不如矩形单元高,采用三角单元模拟复杂界面时,编制确定结构刚度矩阵非零元素位置的程序也较为麻烦。采用矩形单元离散含有倾斜或起伏界面的地质模型时,无法避免绕射噪声,若加密网格又会增加计算量。为此,本文基于任意四边形单元模拟声波的传播,在倾斜或起伏界面条件下,可以有效避免因离散引起的“阶梯状”界面,在不增加计算量以及内存占用的前提下,有效地消除离散绕射噪声。采用对角的集中质量矩阵代替一致质量矩阵,避免矩阵的求逆运算,从而提高显式有限元法的计算效率;对结构刚度矩阵采用紧凑存储格式,每一行需要存储的元素最多为5个,同时零元素不参与运算,既减少内存的占用,又极大地提高计算效率。     

基于有限元数值分析的木结构抗震性能分析及其在建筑中的应用

为了提高木结构抗震性能分析的精度,采用多尺度建模分析方法对木结构进行抗震分析。利用多点约束方法分别将榫卯节点和梁柱构件设定为关键区域和非关键区域。采用多尺度的建模思想,对关键区域采用实体单元进行精细尺度建模,而非关键区域则采用梁单元进行普通尺度建模,再通过不同尺度实现宏观结构模型和局部微观模型的相互协调,比较不同尺度下的实体单元和梁单元建模在抗震中的性能。实验结果表明,多尺度的有限元数值分析能够模拟木结构的整体动力响应和精确分析边界条件。通过多尺度、大范围的分级建模能够构建局部和全局的抗震性能分析的过程,精度较高,可提升抗震分析的效率。     

地震调制比及其在华北地震中短期预报中的应用

对调制比预报地震方法进行了改进，并使用改进的地震调制比rm10对华北地区进行空间扫描，结果表明中强地震前1年左右的中短期阶段，未来震中周围的rm10中期异常区出现明显的收缩或消失，一些震例在临震前数月还再次出现rm10异常区。本方法具有较好的中短期预报效果，中还就rm10进行中短期预报的有关问题进行了讨论。