分层弹性地基场地土扭转地震反应分析

本文对场地土按分层弹性地基土建立了合理的力学模型，通过动力分析，给出了分层弹性地基场地土扭转自振特性及在扭转地震载荷作用下强迫反应的解析解，文中的解析公式为分层弹性的基场地土扭转地震反应分析提供了一种新的解析方法．     

利用强震记录进行场地反应分析研究综述

场地反应对地震动的影响是地震工程学中最重要的课题之一,一些破坏性大地震的震害资料表明局部场地反应可以大大加剧地面运动和建筑结构的破坏。分析比较了几种常用的利用强震记录来分析场地地震反应的方法,并就国内外研究现状做了总结。在此基础上详细介绍了各种方法的原理、适用性及存在的问题,针对其中的某些问题提出了可能的解决方法。对于场地地震动反应问题的进一步研究具有参考价值。     

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。     

在地震与爆炸以及冲击载荷作用下分层弹性地基场地土的竖向动力反应分析

对场地上按分层弹性地基土建立了合理的力学模型，通过动力分析，给出了分层弹性地基场地土竖向自振特性及在竖向地震与爆炸以及冲击载荷作用下强迫反应的解析解，文中的解析公式为分层弹性地基场地土的竖向动力反应分析提供了一种新的解析方法．     

在地震与爆炸以及冲击载荷作用下分层弹性地基场地土贤向动力反…

对场对上按分层弹性地基土建立了合理的力学模型，通过动力分析，给出了分层弹性地基场地土竖向自振特性及在竖向地震与爆炸以及冲击载荷作用下强迫反应的解析解，文中的解析公式为分层弹性地基场地土的竖向动力反应分析提供了一种新的解析方法。     

软夹层和硬夹层对地表地震动特性的影响

利用日本KIK台网地表和井下地震记录验证了一维等效线性化土层地震反应程序,结果表明在土体小变形范围内,对于刚度递增型场地,程序计算结果与实际相符;而对于含软夹层或硬夹层的场地,程序计算结果与实际相差较大。据此,本文提出了一种研究软夹层和硬夹层对地表地震动影响的方法。为得到参照标准,将真实土层剖面中的夹层替换为正常土层,以满足刚度递增条件,采用土层地震反应程序计算在井下地震记录激励下的地表反应。将其与该场地地表实际地震记录进行对比分析,可得到软夹层和硬夹层对地表地震动的影响结论。本文对几个典型场地进行计算分析后得到如下结论：软夹层与硬夹层对地表地震动的影响是一致的;当夹层处于覆盖层上部时对高频地震动有较强的放大作用;当夹层处于覆盖层下部时对高频地震动有隔震作用。     

幂函数剪切模量成层土非线性地震反应的半解析算法

运用文献[1]所建议的动态应力一应变关系及其推广的Masing加卸载准则,考虑土料在地震等产生的不规则加载条件下的非线性滞回特征,将增量法与相应场地地震线性反应解析解[2]相结合,提出了该动力非线性方程的半解析时域算法,基于改进的一维剪切梁模型,对剪切模量是其深度的某一幂函数的成层非均质土层,建立了求解土体地震反应的非线性分析技术。针对文献[2]中的土层剖面,做了计算、分析和讨论。     

软夹层和硬夹层对地表地震动特性的影响

利用日本KIK台网地表和井下地震记录验证了一维等效线性化土层地震反应程序，结果表明在土体小变形范围内，对于刚度递增型场地，程序计算结果与实际相符；而对于含软夹层或硬夹层的场地，程序计算结果与实际相差较大。据此，本文提出了一种研究软夹层和硬夹层对地表地震动影响的方法。为得到参照标准，将真实土层剖面中的夹层替换为正常土层，以满足刚度递增条件，采用土层地震反应程序计算在井下地震记录激励下的地表反应。将其与该场地地表实际地震记录进行对比分析，可得到软夹层和硬夹层对地表地震动的影响结论。本文对几个典型场地进行计算分析后得到如下结论：软夹层与硬夹层对地表地震动的影响是一致的；当夹层处于覆盖层上部时对高频地震动有较强的放大作用；当夹层处于覆盖层下部时对高频地震动有隔震作用。     

粘弹塑性土层地震反应的波动分析法

本文在吸收Seed及Streeter等人近年来工作成果的基础上,利用特征线-差分混合解法,提出了新的差分格式并求解了包含粘性、弹塑性的水平土层在地震剪切波作用下的运动方程。在引入阻尼比退化系数的概念后,提出了能同时符合土的剪切模量-剪应变和阻尼比-剪应变非线性试验曲线的加载、卸载、再加载分析曲线——广义Masing型曲线。本文提供的方法与程序可方便地对水平土层的地震反应作出估计,可作为烈度小区划中考虑场地土影响和提供设计反应谱的分析工具。     

冻土场地地震反应分析研究中的关键问题探讨

总结了当前场地地震反应分析的计算方法与发展现状,得到寒区场地中由于冻土层结构的存在会对地震动的传播和场地的地震反应产生影响的结论。土体在冻结过程中其强度与刚度会显著增强,在地震过程中冻融土层界面的容易发生滑移破坏,并对场地地震反应和地震波的传递特征具有较大影响,是冻土场地地震反应分析中应当考虑的关键问题。鉴于当前场地地震反应计算方法不能模拟该界面的滑移特征的局限性,建议构建冻土场地地震反应计算新方法,并阐述了构建该方法所需要开展的基础性研究工作。     

基于黏弹性解的土层地震反应分析程序LSSRLI-1和SHAKE2000的对比

地震过程中震动传播的局部场地效应通常用一维的场地反应分析方法来考虑,目前使用最多的是线性、等效线性化和非线性三类,其中国内外分别以LSSRLI-1和SHAKE2000为代表的等效线性化程序使用最为广泛。LSSRLI-1是我国地震安全评价程序,提出已有20多年,为我国的防震减灾事业做出了巨大贡献,但也在实践过程中表现出了一些缺点和不足,是否可以改进有待研究。本文以经典波动理论为基础编制了相应的土层反应分析线性计算程序,并与LSSRLI-1和SHAKE2000就硬和软两种场地上地表加速度反应谱和土体剪应变分布进行了对比分析,考虑了不同输入波以及不同震动强度对分析结果的影响,也讨论了土体剪应变计算偏差对地表反应谱的影响。结果表明:硬和软场地上SHAKE2000计算出地表加速度反应谱和土体剪应变分布均符合较好;硬和软场地上传递函数计算中LSSRLI-1、SHAKE2000和精确解三者一致;硬场地上LSSRLI-1计算所得土体剪应变分布同SHAKE2000和精确解相比偏差很小且对反应谱的影响可以忽略;某些情况下,软场地上LSSRLI-1计算出的土体剪应变分布同SHAKE2000和精确解相比明显偏大,该偏差会导致地表响应显著偏小,说明LSSRLI-1用于软场地地震反应分析时其剪应变求解方法有待改进。     

水平成层均质土地震反应非线性分析的半解析算法

采用动态应力-应变关系及其推广的Masing加卸载准则,考虑土体在地震等不规则加载条件下的非线性滞回特征,将增量法与相应场地地震线性反应解析解相结合,提出了该动力非线性方程的半解析时域算法,以水平成层场地一维剪切梁模型为例,建立了求解土体地震反应的非线性分析技术。针对Seed-Idriss给出的砂土平均曲线,分析计算了非均匀层状密砂的线性和非线性地震反应。     

新一代一维土层地震反应分析程序 SOILQUAKE上线试运行

<正>中国地震局工程力学研究所袁晓铭团队经多年攻关研发的一维土层地震反应分析新方法和程序SoilQuake16于7月17日上线试运行,为广大科研工作者和工程师提供场地地震响应在线计算服务。SOILQUAKE采用频率一致等效线性化方法,在大幅提高计算精度的同时保持了传统方法仅需要输入剪切模量阻尼比与剪应变关系且快速收敛的优点。该土层地震反应分析方法已在中国土木工程学会会刊《土木工程学报》第49卷第10期正式发表,袁晓铭研究员在"第十二届全国岩土力力学数值分析与解析方法研讨会"和"第九届全国防震减灾工程学术研讨会"上以该新方法为主题做大会特邀报告,反响热烈。以此新方法研发为主要内容完成的地震行业科研专项"土层地震反应分析方法改进关键技术研究"已通过由中国地震局地质研究所、中国地震局地球物理研究所、中国地震局地壳应力研究所、中国核电工程有限公司     

弱非线性下两种程序对不同类别场地地震反应的对比

一维等效线性化土层地震反应分析程序的代表有LSSRLI 1与SHAKE2000。LSSRLI 1是我国地震安评工作中推荐使用的程序,代表20世纪80年代的国际先进水平,而目前代表国际先进水平是SHAKE2000。针对等效线性化程序存在的不足,有必要对LSSRLI 1进行改进。为了寻找LSSRLI 1与SHAKE2000之间的差异,通过建立Ⅰ至Ⅳ类场地的土层剖面模型,对比分析两程序的计算结果,得到在不同场地条件下两程序的差异情况以及这些差异的变化规律。结果表明,Ⅰ、Ⅱ类场地中两程序计算结果差异不大,Ⅲ、Ⅳ类场地中两程序计算的PGA、反应谱与剪应变结果差异较大。初步分析可知,剪应变相对差与PGA、反应谱、剪切模量相对差存在相关性,通过修正剪应变的计算可以缩小LSSRLI 1结果与SHAKE2000结果的差距。     

弱非线性下两种程序对不同类别场地地震反应的对比

一维等效线性化土层地震反应分析程序的代表有LSSRLI 1与SHAKE2000。LSSRLI 1是我国地震安评工作中推荐使用的程序,代表20世纪80年代的国际先进水平,而目前代表国际先进水平是SHAKE2000。针对等效线性化程序存在的不足,有必要对LSSRLI 1进行改进。为了寻找LSSRLI 1与SHAKE2000之间的差异,通过建立Ⅰ至Ⅳ类场地的土层剖面模型,对比分析两程序的计算结果,得到在不同场地条件下两程序的差异情况以及这些差异的变化规律。结果表明,Ⅰ、Ⅱ类场地中两程序计算结果差异不大,Ⅲ、Ⅳ类场地中两程序计算的PGA、反应谱与剪应变结果差异较大。初步分析可知,剪应变相对差与PGA、反应谱、剪切模量相对差存在相关性,通过修正剪应变的计算可以缩小LSSRLI 1结果与SHAKE2000结果的差距。     

不同谱拟合方法对场地地震反应的影响研究

在结构的抗震分析中.为使地震波的加速度反应谱能够与目标谱拟合,提出了不同的谱拟合方法。由于场地条件影响结构场地的危险性分析及结构反应分析,因本文旨在研究不同谱拟合方法对场地地震响应的形响。根据某实际场地的目标反应谱选择14条实测地震波,对时城修正方法和频域修正方法对场地地震反应的影响进行了评估,且选择了循环应力比率和场地放大系数以及有限滑动位移等参数来表征场地的地震反应。研究表明,使用时域修正方法与频域方法会使循环应力比率比放缩方法略微减少,而场地放大系数基本一致。对于有限滑动位移而言,在较浅的土层,放缩法所得到的有限滑动位移略大,而对于较浅的土层,则得到位移较小。     

场地地震效应及其预测的某些考虑

本文从场地地震危险性评价,地震危险性概率分析、场地地震工程地质单元划分、地震反应分析、活断层工程分类等五个方面、论述场地地震效应及其预测中基本原理和方法。根据工程地震危险性评价和分析、地震小区划等地震工程实践,对场地地震效应及其预测提供一些基本考虑和经验     

下辽河地区典型土层地震反应时域和频域方法对比

为了解决一维频域等效线性化方法在计算下辽河地区深覆盖场地地震反应时不够准确这一问题,本文采用一维时域非线性计算程序DEEPSOIL对该地区典型土层地震反应进行计算,并将结果进行对比分析。研究结果表明,在大震情况下,时域非线性方法有效地避免了等效线性化方法加速度峰值不合理和特征周期值偏高的现象。用时域非线性方法计算该类型场地大震情况,结果更加合理。     

基于实测记录的土层地震反应分析程序对比研究

DEEPSOIL和SOILQUAKE是两种典型的土层地震反应分析程序,已有研究表明,我国学者新近开发的SOILQUAKE程序更适用于模拟深厚软土场地的非线性反应,但对于该程序的验证分析,大多是通过与其他一维土层分析程序或基于单一场地的实测记录进行对比验证,尚有待通过不同类型场地的实测记录进行验证并进一步分析程序的可靠性。本文选取日本KiK-net台网中包含Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地的多个台站地层参数及实测地震波记录,通过SOILQUAKE和DEEPSOIL建模计算,从土层放大效应及地表反应谱特征等方面进行对比分析。结果表明:(1)SOILQUAKE在Ⅱ、Ⅲ类场地情况下能够较好地预测土层响应,但在Ⅳ类场地上地震烈度达到7度之后,地表PGA计算结果比实测记录有所偏小,但误差仍在可接受范围内;而DEEPSOIL的计算值则在各类场地中均明显偏小,与实测记录的偏差随着场地特征周期及地震强度增加而增大。(2)场地土的层数较多且各层土性差异较大时,两种程序计算与实测记录的偏差比土层简单时明显增大。(3)需要注意的是,SOILQUAKE对放大效应预测足够时,有时伴随着地震反应谱"左移"的问题,该现象在各类场地中均有所存在,且在存在"左移"的案例中,现象随着场地特征周期和地震动强度的增加表现得更显著。     

天津软弱土场地土层地震反应实例分析

对场地土层地震反应分析的主要方法进行介绍,在天津软弱土场地（Ⅳ类场地）上分别采用等效线性化和逐步积分的方法进行土层反应,并把土层反应得到的结果与天津地区Ⅳ类场地上的实际强震记录对比,发现等效线性化方法适用于天津软弱土场地土层地震反应。对软弱土场地土层地震反应结果进行分析,把该结果与GB50011—2010《建筑抗震设计规范》中相应的参数进行对比,分析两者之间的差别,为天津软弱土场地的抗震设防提供合理的建议。