地震动的山体地形效应

地震动的山体地形效应问题属于局部场地条件对地震动的影响范畴。汶川地震之后,记录到了大量主、余震山体地震动记录,结合"明灯一号"人工爆破山体地形地震动记录以及汶川地震震后现场与地形效应相关的震害调查资料,本文对地震动的山体地形效应进行了详细     

地形效应对于核电场地地震反应分析影响研究

目前,在进行核电场地安全性评价时,主要采用一维等效线性化程序LSSRLI-1,而一维等效线性化方法在考虑地形效应时有很大的局限性,特别是在研究场地地形效应的影响时偏差较大。对于抗震设计要求远高于一般建筑的核电站来说,选用合适的方法进行二维建模分析是非常必要的。选取了某核电场地典型剖面15个钻孔资料,在MIDAS二维等效线性分析环境下进行了建模,并选取了以年超越概率10^-4合成的地震动中10条最大样本时程作为基底输入进行分析。通过与LSSRLI-1的计算结果进行对比,研究了地形效应对地表和核岛基础处（8.5m）加速度反应谱的影响,并提出了设计建议。分析得出:二维分析中地形效应对地表加速度最大值反应谱的双峰形态影响较大,并且计算结果对AP1000谱的超越情况有所变化;对核岛基础处（8.5m）峰值加速度的影响程度比地表要小,没有表现双峰形态变化较大的形态。     

地震动空间相干效应对大跨度斜拉桥随机地震反应的影响

随着斜拉桥跨度的增大,地震动空间效应对结构地震反应的影响成为新的研究课题.基于随机振动理论,以苏通长江公路大桥为背景,分析地震动空间相干效应对大跨度斜拉桥地震响应的影响规律.研究表明:考虑地震动相干效应后,结构的内力和位移响应明显增大,且相干效应对主梁和索塔内力与位移的影响程度及规律也不尽相同,须区别对待分析.由此得出结论,对大跨度斜拉桥进行随机地震响应分析时,必须考虑地震动的空间相干效应.     

地震动强度对场地地震反应的影响

通过对场地地震反应的研究发现,地震动强度不同,同样的场地对地震动的影响也不同,得到的反应谱形状也不同。目前我国抗震设计规范中不同烈度下的设计反应谱形状完全一致,没有考虑地震动强弱对相同场地反应谱形状的影响。     

河谷地形的地震反应分析

震害现象显示在一些覆盖层很薄的基岩河谷山区地震动分布差异明显.为了厘清各形状要素的均质地形模型对地震动特性的影响,侧重分析了河谷坡角、坡高及不对称坡体等要素对均质体河谷模型的地震动(PGA)的影响.研究结果表明:河谷地形谷底内部的地面运动幅值在坡角40°～50°范围内达到最大值;在高坡角的河谷内波衰减比较慢,波形相对较复杂;在深宽比较小时,高频和低频脉冲的地面加速度峰值都呈现同样的变化趋势,且谷底地面各个位置PGA变化不明显,随着深宽比的增加,高频脉冲的地震反应变化复杂,出现谷底中心加速度幅值大于山脚;河谷的不对称形状对谷底PGA有影响,谷底PGA最大的位置靠近坡高小的一侧,且坡角大的一侧山脚附近谷底PGA要小一些,即坡度和高差越大,会很大程度地增加河谷两侧坡体的临空面,并增大地震加速度的放大系数,凸起地形对地震响应有放大作用,对它附近区域却有抑制作用,而且坡高、坡角越大,抑制作用越明显.     

基于汶川MS8.0地震强震动记录的山体地形效应分析

2008年汶川M_S8.0地震中, 固定和流动地形影响台阵记录到大量主余震记录, 本文通过对其均方根加速度、 相对持时、 频谱等要素进行分析, 讨论了山体地形效应的特征及其影响因素. 对于自贡西山公园地形台阵各测点的分析结果显示: 该台阵山脚基岩位置地震动的均方根加速度和相对持时明显低于山体周边土层场地和山体基岩测点; 随着高程的增加, 山体基岩测点的均方根加速度逐渐变大, 相对持时则变化不大, 傅里叶谱形状也大体一致, 在2.0—5.0 Hz频段内有所放大; 山体周边土层场地和山体地形对于相同地震动输入中不同频段内地震动能量的放大水平不同, 从而导致二者的地表地震动强度产生显著差异, 且前者对地震动持时的增加更加显著.      

地震动永久位移对结构地震反应影响

本文推导了基于位移激励计算单自由度体系拟速度谱公式,通过构造的脉冲位移时程对公式精度进行了验证;之后利用小波变换去除强震记录噪声而保留地震动永久位移,再基于去趋势项方法和滤波方法去除永久位移后,计算拟速度谱。算例结果表明:短周期段内,不保留永久位移的位移激励拟速度谱值与保留永久位移的位移激励拟速度谱值相差很小;中长周期段内,不保留永久位移的位移激励拟速度谱值总体上小于保留永久位移的位移激励拟速度谱值,且不保留永久位移时,滤波方法引起的拟速度谱降幅大于去趋势项方法所引起的拟速度谱降幅。因此,基于位移激励计算中长周期结构的地震反应时,应保留地震动永久位移,或基于去趋势项方法去除永久位移。     

局部山体地形对强地面运动的影响研究

基于曲线网格有限差分方法研究了地震波在不同坡度的山体地形及水平地表模型中的传播,得到了各模型速度波形及地表峰值速度特征,从地形自身特征及震源特征两方面出发讨论了地形效应：一是相同的震源模型下地形坡度、形状对地震动的影响;二是同一山体模型下地震动对不同震源机制的点源以及相对复杂的有限断层的响应.主要结论如下：（1）一般情况下,地形放大效应在坡度较大的地方比较明显,并随着坡度的增加而增大,但在某些特定情况下,放大效应与坡度并不满足正相关,且这种情况的发生与震源性质无关,可能仅受地形形态自身的影响;（2）对于不同的震源机制,地面运动各分量受地形影响程度不同,总体上水平分量受地形影响程度更大;（3）震源机制和震源激发的波的频率会影响放大效应最大值出现的位置,放大效应最大值不一定出现在山顶处,有可能会出现在起伏地形的震源对侧,出现位置可能与波的相互作用有关;（4）有限断层模型下,地面运动特征相对更为复杂,地形效应不仅受断层模型几何特征的影响,同时断层破裂过程对其也有着重要的影响.

     

地震动位移峰值对斜拉桥地震反应的影响

根据同一加速度反应谱拟合了加速度峰值相同、速度峰值相同、位移峰值不同的两组地震动时程。以大跨斜拉桥的三维模型为例，在以上两组时程的激励下，应用有限元立法，对斜拉桥的地震反应进行了分析。计算结果表明：在弹性阶段，地震动位移峰值时斜拉桥的动力响应影响不明显；但当结构进入弹塑性阶段时，在位移峰值较大的一组地震动激励下，桥梁的墩底弯矩和塔顶位移会有更大的响应。     

局部地形下入射波散射效应对场地地震响应的影响

局部地形下入射波散射效应对场地地震响应的影响是目前众多学者所关注的问题.其影响主要由入射波频率、入射角度、地形几何形状、介质性质等几个因素所制约,所反应出来的散射效应主要体现在地表位移变化上.本文归纳了凹陷地形、凸起地形、沉积谷地以及复合地形这四类局部地形入射波散射效应对场地地震响应的影响,对目前研究成果进行了评述,并针对数学技术、工程应用、模型建立等7个方面指出了现今存在的问题和今后发展的方向.     

不规则地形对地震动及震害的影响

本文应用有限元法研究了不规则的孤突地形对地震动及震害的影响。文中提出了“双向剪切变形”有限元模型,使三维问题简化为二维问题,计算工作量大为减少。对典型震害实例进行了具体计算,其结果与实际震害分布相当一致。     

坡地地形对竖向地震动反应谱特性的影响分析

为分析坡地地形对竖向地震动反应谱特性的影响规律,采用有限元数值分析方法,对黏弹性岩质坡地在白噪声输入下的响应进行计算。分析了坡地地形对场地竖向反应谱及谱比的影响,研究了随着坡高及坡角的增加,坡地斜坡段及平台段竖向反应谱及谱比的变化规律,给出了坡地斜坡段及平台段设计竖向地震动放大系数,有关的研究结论可为坡地上工程结构的抗震设计提供参考。     

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...     

局部山体地形对断层动力学破裂过程的影响研究

基于曲线网格有限差分方法研究了垂直走滑断层在不同山体地形情况下的动力学破裂传播,分析并讨论了局部山体地形对断层破裂过程及相应地面地震动的影响,得到了各模型断层面的动力学破裂过程及相应的地表峰值速度特征。研究结果表明,山体地形尺度（山体高度及底部延展距离等）对断层动力学破裂过程影响较大,进而影响到相应的地面地震动分布。当山体地形处于自由地表上亚剪切向超剪切转换的位置附近时,山体地形会阻碍断层面上自由地表超剪切的产生。一般而言,对于具有一定埋深的断层,当山体地形底部延展距离一定时,山体高度越高,其对自由地表超剪切的阻碍程度越大;当山体高度一定时,地形底部延展距离越大,越会阻碍自由地表超剪切的产生,这种破裂过程的变化会导致相应地面地震动呈现不同特征的分布。此外,还探讨了断层破裂过程及相应地震动对成核区外初始剪切应力变化的响应,结果显示,当初始剪切应力较高时,高应力降引起的超剪切破裂会对断层破裂及相应的地震动分布起主导作用。      

行波效应对连续曲线箱梁桥地震反应的影响

对于目前在城市立交和高架桥建设中应用广泛的多跨连续曲线箱梁桥,不考虑地震动行波效应的影响已经不能满足工程抗震的需要。针对一座七跨连续曲线箱梁桥考虑行波效应时的地震反应,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间梁单元建立动力计算模型,研究了连续曲线箱梁桥的动力特性;并选取了E1 Centro地震动,考虑三种工况组合进行了多点激励与一致激励下的地震时程反应分析,给出了曲线箱梁和桥墩的内力、位移时程反应。结果表明:桥墩的刚度对连续曲线箱梁桥的动力特性影响较大,低阶频率和振型对桥墩变形的影响明显大于曲线箱梁;连续曲线箱梁桥在多点激励与一致激励下的地震反应差别较大。     

索-桥动态相互作用及行波效应对斜拉桥地震反应的影响

主要研究斜拉桥地震响应中拉索与梁、塔动态相互作用和行波效应的影响,索一桥相互作用的影响是根据结构动力学中广义自由度的概念,把索的振型作为自由度来考虑,通过把索边界节点的位移和索局部振型位移叠加得到索的整体位移,行波效应是通过在不同支承点输人具有一定相位差的同一条地震动模拟.以一座斜拉桥为例进行了数值模拟和参数分析,结果...     

场地地震动局部地形效应研究进展

本文对地震动地形效应的影响因素及其规律进行了阐述和分析.主要对局部地形几何形状,入射波的入射角度、频率,震源相对位置及震源深度等因素对地形效应影响的国内外研究现状进行了综述.同时,介绍了地震数值模拟在地震动地形效应研究中的应用,并对进一步研究提出了一些建议.     

基于有限元方法研究岫岩罗圈里陨石坑地形对地震反应的影响

基于有限元方法对岫岩罗圈里陨石坑地形对地震反应的影响进行了探索。结合文献资料、岩土勘察工作建立了岫岩罗圈里陨石坑二维有限元分析模型。选用粘弹性人工边界和等效节点力输入方法解决了有限元模拟半空间无限域时的边界问题和地震动输入问题。为了突出地形因素的影响,采用弹性材料介质进行数值模拟分析,并与水平场地模型的分析结果进行了对比。数值模拟结果和对比表明:罗圈里陨石坑地形对于陨石坑中部的地震动有显著的放大作用,远高于水平场地模型。此外,盆地中部短周期部分的反应谱也明显高于盆地边缘和水平一维场地模型,这是导致海城地震中盆地中部自振周期较短的单层房屋破坏明显严重的主要原因。     

三维地形对地震地面运动的影响

本文从行波观点研究了小尺度三维地形对地震地面运动的影响。在数值计算中应用了三维化二维的解法和人工进射边界的处理方法,以减少计算时间和算机存贮量。主要研究结果如下:当输入水平地面运动时,孤立小山包将发生整体摇动,这一摇动的周期正是山顶和自由场地面运动振幅谱之比的峰值所对应的周期T_0。当H/R=1/3-2/3时(H为山包高度,R为山底半径),T_0=3.2R/β(β为横波速度)。这一卓越周期的存在导致山顶运动较自由场地面放大100—400％。当输入竖向地面运动时,不再出现明显的山体整体振动,山顶竖向运动较自由场地面放大40—125％。地表凹陷对水平或垂直地面运动的影响远小于具有同一尺度山包的影响,在凹陷边沿附近,地面运动稍有放大(约25％),凹陷底部的运动一般减小。比较了三维理论结果和二维模式的类似研究结果。联系地震宏观现象时论了两者的差异。理论结果和在一个孤立山包的山顶和山底洞内取得的1975年海城地震的余震记录做了对比,结果表明两者合理地一致。最后,讨论了数值计算中遇到的几个主要问题。     

基岩地形对地震动影响研究

<正>已有研究成果表明,地震动反应分析中,除输入地震动特征对其有直接影响以外,地表下基岩地形的影响也不容忽视。因为松散覆盖土层与基岩介质的动力特性相差悬殊,基岩地形的变化很容易导致局部场地条件的差异,从而致使同一地震动作用下建(构)筑物震害程度的显著不同。现阶段研究基岩地形对地