输入地震动相位特性对不同类别场地土层地震反应影响

以某Ⅷ度设防区基岩场地地震危险性计算为基础,拟合不同随机相位的人造地震动时程作为输入,采用一维等效线性化方法,计算了Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类典型场地的土层地表地震反应。结果表明:(1)在不同地震动强度、不同随机相位基岩时程输入条件下,对不同类型场地土层地震反应计算得到的地表加速度峰值和反应谱值相对极差差别较大,地震动相位特征对土层地震反应的影响不可忽略;在反应谱特征周期2.0 s内,地表峰值和反应谱值变异系数随输入地震动强度的增大有增大趋势;(2)采用统计学方法计算给出了不同场地类别的基岩输入随机相位样本时程的必要数量,不同场地类别不同地震强度输入条件下所需要的最少样本量不同。在输入地震动强度不大(PGA0.20 g)且满足反应谱变异系数在均值加1倍标准差范围内时,不同类别场地至少需要15组不同随机相位的基岩时程,基本能满足均值统计要求;在输入地震动强度较大(PGA≥0.20 g),满足反应谱变异系数在均值加1倍标准差范围内时,至少需要30组不同随机相位的基岩时程,才能满足均值统计要求。     

基岩地震动相位特性对土层地震反应影响分析

以上海地区某实际工程为例,采用一维等效线性化方法,计算了不同随机相位特性的人工合成基岩地震动时程输入下的土层地表地震反应。计算结果表明:计算得到的地表加速度峰值和反应谱值相对极差较大,故地震动相位特征对土层地震反应的影响不可忽略;相应的地表峰值和反应谱值变异系数在5%~8%范围附近振荡变化,故离散度并没有随着基岩反应谱值的增大或者周期的增大而有规律的增大或减小。进一步,采用统计学方法计算给出了土层地震反应所需不同随机相位基岩时程的样本容量。     

成层地基一维土层对地震的随机反应分析

首先基于改进的一维剪切梁模型，对成层土层推导了确定自振频率、振型函数、参与系数及稳态动力响应的封闭型解析表达式，首次证明了成层土层振型函数的正交性，然后在此基础上，利用随机振动理论，研究了成层土层对地震的随机动力反应问题，关于基岩输入地震加速度的功率谱密度函数，考虑了两种形式：白噪声谱和过滤白噪声谱。数值计算结果表明：对这两种谱，土层的最大期望反应是不相同的；平稳输入与输出过高估计了土层的随机反应。     

基于反演基岩地震波的场地调整系数估计

基于KiK-net台阵中73个台站的一维土层模型和从不同地震中筛选的262条地表加速度记录,按照峰值加速度的分档标准和场地分类原则,将这些记录分成了28组.采用一维土层地震反应分析的等效线性化方法,反演计算了基岩输入加速度.通过分别计算各组基于有效峰值加速度EPA的场地放大倍数,并得到了各类场地的有效峰值加速度的调整系...     

唐山地区强震动记录的应用研究初探

本文给出了唐山地区强震动记录应用研究的两个实例,提出了建筑结构采用时程分析时选用强震动记录的原则和方法,通过对唐山地区强震动记录的分析处理,得到了其峰值加速度及加速度反应谱,确定了本地区进行弹性时程分析时选用的强震动记录;研究了局部场地条件对地震动影响的唐山响堂三维强震动观测台阵,以唐山响堂台阵2号测井(地下32m)的基岩强震动作为输入,通过2号测井的土层剖面,利用2个一维土层地震反应分析程序,分别计算得到地表的峰值加速度和加速度反应谱,并把计算结果与同次地震相应的地表强震动记录峰值加速度与加速度反应谱进行了对比分析。     

土层分层厚度对设计地震动参数的影响

对同一场地改变土层分层厚度分别建立四种土层反应分析计算模型,输入人工合成的基岩地震波,分别进行土层地震反应分析计算,得到相应的地表加速度峰值和反应谱。对计算得到的结果进行分析比较,最终得出分层厚度对地震动参数的影响。     

指数函数模量成层地基上变截面坝的随机地震反应分析

利用剪切梁理论推导出了指数函数剪切模量成层地基上变截面坝的自振频率方程及任意阶振型函数的解析表达式,在此基础上用振型叠加原理分别给出了地基和变截面坝的地震反应解析表达式.利用随机振动理论,并基于基岩输入地震加速度的功率谱密度函数(白噪声谱和过滤白噪声谱),研究了地基和变截面坝对地震的随机动力响应问题.数值计算表明:①在白噪声谱的情况下,土层和变截面坝的最大期望反应均有别于过滤白噪声谱时的相应值;②平稳输入与输出时地基和变截面坝的最大期望反应与平稳输入非平稳输出的相应值很接近;③平稳输入过高地估计了土层和变截面坝的随机响应.     

古河道对工程场地地震动参数的影响

以上海浦东机场二期航站楼软土场地为例,应用二维土体模型和一维土体模型分别计算了深覆盖土层的地震反应,讨论了古河道对场地地震动参数的影响。此外,在二维土层地震反应分析中,进一步对比了基岩面地震波行波输入和一致输入下,场地地震动参数的差异。     

基于小田原试验场地数据的不同基岩输入模型对预测地震动特征的影响研究

随着强震台网的密布及观测记录的增加,为研究各类局部场地地震反应预测模型的合理性提供了有效的参考依据,也使利用强震记录及场地条件研究地震动特征成为可能。选取场地地质参数资料和地震记录数据齐全的日本小田原（Ashigara Valley）盲测试验场地,通过对比不同地震动输入方式及场地反应分析模型,研究地震动特征,分析现有模型的优劣。基于1990年8月5日M5.1强震事件的地表基岩记录和地下基岩地震记录,采用地下台强震记录直接输入、地表基岩台强震记录减半为基底地震动输入、地表基岩台强震记录反演为基底地震动输入作为3种基岩地震动输入。基于局部场地条件分别建立一维等效线性模型、二维黏弹性模型及二维时域等效线性化模型等工程中常用的场地数值分析模型,进行局部场地地震反应分析,预测该盲测场地的地表地震动特征,并与对应的实测强震记录结果进行对比,分析不同基岩地震动输入方式对预测地震动特征及地表土层反应谱特征的影响,重点分析地震动输入、土体非线性、场地横向不均匀性及几何与非线性特征共同作用等因素对地表地震动特征的影响,以期为地表地震动的合理预测提供参考。     

核设施一维土层地震反应分析中的参数不确定性

本文概述了一维土层地震反应分析等效线性化方法评价结果不确定性研究的进展,比较了中美两国核设施土层地震反应分析中参数不确定性的处理方法。基于实测数据,令参数随机变化,建立土层剖面模型,采用随机振动理论方法,分析了土层动力特性、剪切波速、基岩地震动输入界面对评价结果的影响。结果表明,土层剪切波速的不确定性对评价结果影响最大,主要表现为加速度反应谱平台段的延长。对比参数随机变化模型和最佳估计模型的计算结果可知,随机振动理论反映了土层对基岩地震动的影响,将随机模型分析结果的中值加减1倍标准差基本可以包络最佳估计模型的分析结果。     

剪切波速对场地地表地震动参数的影响TPF

本文以江淮地区典型场地资料为原型,将土层剪切波速实测值按照一定比例进行增减,构造多种场地土层地震反应分析模型,选择Taft、E1centro 和Kobe 三条强震记录作为地震输入,采用一维频域等效线性化波动方法进行了土层地震反应分析。研究结果表明,剪切波速的变异性与场地地表地震动的影响程度与输入基岩地震动的频谱特性、幅值、土层结构等因素有关。地表峰值加速度随着剪切波速的增大而逐渐增大,地表加速度反应谱的特征周期随着剪切波速的增大而逐渐减小。     

基岩弹性刚度对土层地震反应的影响

将基岩上均匀、各向同性土层的地震反应,简化为置于弹性支座上的一维剪切梁模型进行分析。将地震激励假定为白噪声谱,在随机边界激励下,主要探讨了土层与基岩2种介质间的波阻抗比、波速比、土层厚度和阻尼特性对土层地震反应的影响。计算结果表明,对于一定的土层厚度,在一定阻尼比条件下,土层和基岩的阻抗比小到一定程度时,可以将基岩假定为刚性约束,而误差可以控制在一定的范围内。     

地震动输入界面的选取对地震动参数的影响

地震反应分析中的输入界面是一种规定的假想基岩面,其选取具有很大的不确定性,对确定地震动参数的影响很大.本文以北京地区存在剪切波速较高的卵石硬夹层场地为研究对象,探讨实际工程场地中能否将硬夹层选作地震动输入界面的问题.利用一维等效线性化波动方法,对390个含有剪切波速高于500m/s的卵石层场地模型进行地震反应分析计算,讨论卵石层的上覆土层、下伏土层以及卵石层自身特性对地震反应分析结果的影响.计算结果显示,厚度5m左右、剪切波速小于600m/s的卵石层作为地震动输入界面是否合理,主要取决于上覆土层和下伏土层,而卵石层厚度和剪切波速的影响很小.对于一般性工程,当上覆土层厚度大于15m,下伏土层厚度在10m以内时,选取硬夹层顶面与选取钻探揭示的基岩或剪切波速不小于500m/s的土体顶面为输入界面,计算结果差别不大;当上覆土层厚度达到60m,下伏土层的变化对计算结果影响很小.研究表明,在钻探没有揭示出基岩或坚硬土体时,埋深大于60m的硬夹层可以选为地震动输入界面,这一结论对实际的地震安全性评价工作具有一定参考价值.     

剪切波速对场地地表地震动参数的影响

本文以江淮地区典型场地资料为原型,将土层剪切波速实测值按照一定比例进行增减,构造多种场地土层地震反应分析模型,选择Taft、E1centro和Kobe三条强震记录作为地震输入,采用一维频域等效线性化波动方法进行了土层地震反应分析.研究结果表明,剪切波速的变异性与场地地表地震动的影响程度与输入基岩地震动的频谱特性、幅值、土层结构等因素有关.地表峰值加速度随着剪切波速的增大而逐渐增大,地表加速度反应谱的特征周期随着剪切波速的增大而逐渐减小.     

输入界面对反应谱特征周期的影响

为了研究输入界面对反应谱特征周期的影响,在研究我国数百个工程场地钻孔资料的基础上,选取了5个有代表性的土层剖面,利用目前工程上广泛应用的场地地震反应分析方法(一维等效线性化波动方法),计算了这些场地在6种不同强度地震动时程输入下的反应谱特征周期。结果表明,当覆盖土层厚度薄时,特征周期随输入界面剪切波速的增大而减小;当覆盖土层厚度一般时,特征周期随输入界面剪切波速的增大没有一定的规律;当覆盖土层厚度很厚时,特征周期随输入界面剪切波速的增大而增大,特别是输入地震强度较大时,增速较快;改变基岩剪切波速,对特征周期影响很小。     

土层与基岩场地地震动长周期成分的一致性分析

以3条人造合成地震动和3条强震动记录为地震动输入,建立了四类场地的6个土层地震反应分析模型,采用一维等效线性化波动方法,研究确定了覆盖土层厚度对地震动频带影响范围;并以日本kik-net三维台站强震动记录为基础,通过井下记录与地表记录反应谱的对比分析,对数值模拟结果进行了可靠性分析。结果表明:场地覆盖土层对某一频率范围内的地震动有显著放大作用,土层与基岩场地的周期大于6s的长周期成分具有较好的一致性。这一结论可为扩充研究基岩长周期地震动衰减关系的基础数据提供参考。     

地下结构对工程场地地震动场的影响

本文以日本神户市地铁大开站为工程背景,应用大型通用有限元ANSYS软件,分别建立了自然条件下的工程场地土层和建有地下车站结构的土层的二维有限元分析模型。计算了基岩一致地震动输入模式下2个土层模型的动力反应。通过将2个土层模型的动力反应进行比较分析,讨论了地下结构对工程场地地震动场的影响。分析结果表明,日本神户地铁大开站的存在对其邻近区域土层的地震反应有影响,但影响有限。     

不同基岩输入方法对核电厂土与结构相互作用体系水平地震反应谱的影响

本文依据SASSI用户手册提供的核岛上部结构模型及典型场地建立分析模型,分别选取如下记录作为基岩地震输入:(1)汶川记录中一组有规律随震中距变化的基岩记录;(2)美国RG1.60目标谱相匹配的长滩LBNS记录调整合成的基岩地震记录;(3)我国核抗规HAD101/01目标谱相匹配的H-E08230记录调整合成的基岩地震记录。采用时域显式内域结合人工边界的算法及程序计算地震反应,主要对比我国HAD101/01及美国RG1.60标准获得的核电结构反应谱的差异,进一步与汶川记录反应结果对比,探讨其与我国基岩目标谱获得结果的差异。同时本文还讨论了震中距及土与结构相互作用(SSI)对核岛结构基础反应谱及楼层谱的影响。     

土层时域分析中黏滞阻尼形式的比较

时域分析中采用粘滞阻尼反映小应变条件下土的阻尼特性,瑞雷阻尼则是常用的黏滞阻尼形式。本文基于有限差分方法,构建一组数值计算模型,以实际地震记录作为输入,以不同的土层条件作为分析对象,采用加速度、位移和反应谱指标评价了瑞雷阻尼形式对土层地震反应的影响,并将不同阻尼形式下的计算结果与响嘡台阵真实记录进行了对比分析。计算结果表明:阻尼形式对加速度反应和反应谱的影响显著,对位移反应影响有限,但位移幅值沿土层高度的变化规律较复杂;不同阻尼形式时反应谱短周期段的谱值差别明显,而对反应谱长周期段谱值影响有限;高频地震动激励,深软土层中不同阻尼形式的计算结果离散性大;在确定阻尼形式时要综和考虑土层特征和地震动频谱特性,只考虑土层卓越频率的阻尼形式会低估土层地震反应。对于长周期地震动输入,本文建议目标频率取土层第3阶频率,对于高频地震动,目标频率可取为反应谱峰值对应频率。     

土层地震反应传递函数的模拟

探讨了用单一土层模型替换复杂场地求解土层场地传递函数的方法,并用ＳＭＡＲＴ－１台阵地震记录对这一方法的可行性进行了研究和讨论,结果表明,只要选取适当的地震波入射角Ψ和土介质的滞回阻尼比ｄ,简化模型的传递函数与实际传递函数能符合得较好,这一方法可用来近似估计缺少详细土质勘测资料地区的土层地震反应的传递函数。