土体弱化等级及其与地震动关联性初探

本文采用统一观点,以地震下土体剪应变衰减为出发点,对土体弱化程度进行整体等级划分,采用简化理论模型,初步研究了土体不同弱化程度与地震动特征相对变化的关系。研究表明,土体的弱化程度可划分为低弱化、中等弱化、强弱化和流动破坏(液化)四个等级,土体低弱化和中等弱化状态下地表加速度的高频成分占优,而土体在强弱化和液化状态下地表加速度长周期成分显著占优;与未弱化相比,低弱化PGA变化很小,中等和强弱化的PGA增大,且强弱化下增大显著,而液化下PGA变化则不定;与未弱化相比,土层弱化下低频放大和高频滤波作用同时存在,但二者比例关系则依土体弱化程度和输入波而定;中等弱化下低频放大和高频滤波效应大略相同,强弱化低频放大作用大于高频滤波作用,而液化下对低频丰富输入波低频放大则十分显著;相对未弱化,土体弱化对高频滤波和低频放大比例关系的影响与对PGA放大效应的影响趋势一致。     

地形对地震动的影响规律研究

基于四川自贡西山公园台站实测的汶川地震波以及大型振动台试验数据,研究了地形对16种地震动强度参数和反应谱的影响规律,并详细分析了自贡西山公园场址内地表峰值加速度的变化规律。结果表明,在EW方向,高程仅对PGD、SMA、VSI、HI、V_RMS具有一定的影响;在NS方向,高程对PGD、V_RMS、SMA、SED、A_RMS、VSI、HI的作用可以忽略;在UD方向,SMV、PGD、V_RMS、SMV、ASI、VSI、HI的大小几乎不受高程的影响;斜坡场地反应谱幅值在短周期部分（T≤1 s）随着高程的增加而增加,长周期部分（T＞1 s）反应谱幅值几乎不发生变化,局部地形对加速度响应的影响程度大于高程。     

基于新《电力设施抗震设计规范》的地震动随机模型参数研究

根据新《电力设施抗震设计规范》(GB50260-2013)对随机地震动功率谱参数的取值进行分析。介绍新《电力设施抗震设计规范》中设计反应谱,推导设计谱到功率谱的转换过程。选取常用的Clough-Penzien修正过滤白噪声模型作为拟合函数,通过功率谱参数拟合,得到不同场地类别、不同抗震设防烈度下的地震动模型参数。该研究成果可为电力工程抗震设计分析提供参考。     

基于《电力设施抗震设计规范》的地震动随机模型参数研究

依据《电力设施抗震设计规范》（GB50260-96）中的设计反应谱,对随机地震动功率谱参数的取值进行了具体研究。首先,采用时间包络函数考虑地震的非平稳特性,给出了地震动持时的取值;然后,根据加速度峰值等效原则,迭代计算得到地面的加速度功率谱密度曲线;最后,选定Clough-Penzien修正过滤白噪声模型作为拟合函数,通过非线性拟合技术拟合了与《规范》中的地震烈度、场地类别相对应的谱参数。研究结果表明,Clough-Penzien修正过滤白噪声模型能较好地拟合其曲线形状。本文给出了相对于规范中的地面加速度功率谱参数值,可供这种模型作为地震地面运动输入时选用。     

云南地震动反应谱特性Vmax／αmax值的研究

本通过对发生在云南省的澜沧－耿马等几次地震记录的分析，提出了适合云南实际的地震动反应谱特性Ｖｍａｘ／αｍａｘ值的ｗｅｉｂｕｌｌ模型，并求出了平均值和标准差，对于样本不足的给出了ｍ，η的置信区间，可为我国、特别是云南省的工程建设提供基础依据。     

基于随机地震动模型的结构随机地震反应谱及其应用

本文考虑给定地震烈度下地震地面运动的随机过程性，得强震记录统计确定的地震持时和我国地震规范采用的地震地面最大加速度平均值，确定了平稳过滤有色噪声地震动模型的参数；通过大量计算和回归分析，得到了单质点振子均方地震位移的实用计算公式，提出了随机地震反应谱，等效随机地震静荷载及结构地震随机反应和可靠性分析的实用方法，把结构在随机地震动作用下的动力可靠性分析转化成了结构在等效随机地震静荷载作用下的静力可靠     

地震动反应谱与相位差谱的关系

研究了地震动相位差谱与反应谱的关系，从中发现相位差谱通过影响单自由度体系反应时程的形状来影响地震动反应谱．在相位差谱均值一定的前提下，减小其方差将使反应谱增大，反之将使反应谱减小．在相位差谱方差固定时，增大其均值的斜率将使反应谱值减小，反之将加大反应谱．相位差谱作用于反应谱时阻尼在其中起着重要作用，随着阻尼的增大，相位差谱对反应谱影响越来越明显．阻尼的增大使得相位差谱对放大倍数谱的影响逐渐减小     

地下地震动频谱特点研究

本以美国加州强震观测计划(CSMIP）的6个岩土工程台阵的429条地表和地下地震动程为数据基础,按照各台阵场地土层分布情况将台阵分为七层和“上层／基岩”两类。对于同一类场地,将其中的各次地震,按照震级的大小将其分为三类;对于同一类地震,首先计算各地震的水下分量5％阻尼的反应谱以及相应的标准反应谱,并得到各深度测点相对于最深处测点的反应谱比值,分析比较两类场地下各深度反应谱的特点,另外,傅里叶谱也是本分析的一部分,通过对不同深度地下地震动的反应谱和傅氏谱的比较,得到了一些较有意义的结论,以供工程参考。     

特殊长周期地震动的参数特征研究

近断层脉冲型地震动和远场软土层场地类谐和地震动是两类特殊的长周期地震动,当前的规范均很少对这两类地震作用进行具体的规定。研究了近断层脉冲型和远场类谐和地震动的幅值、幅值比（V／A,D／V）、傅里叶幅值谱和反应谱的差别,分析了相位角和作用循环周期数对简单脉冲的影响,并用于解释两类特殊地震动的工程特征。以集集地震动为数据基础,分析了两类长周期地震动的傅里叶谱和反应谱特征;将平均加速度和位移规准反应谱分别与规范设计谱进行了比较。建议设计谱在长周期段考虑近断层作用和软土场地面波效应的影响。     

长周期地震动衰减关系研究的迫切性

通过对长周期震害及长周期地震动研究的历史进行回顾指出,目前,大多数反应谱的周期还不够长,反应谱所反映的谱形与距离、震级和场地条件的关系还很有限,长周期地震动的研究仍需要不断完善,未来的长周期地震动的研究应注重软土场地的大震远场效应。     

地震动反应谱与相位差谱的关系

研究了地震动相位差谱与反应谱的关系,从中发现相位差谱通过影响单自由度体系反应时程的形状来影响地震动反应谱．在相位差谱均值一定的前提下,减小其方差将使反应谱增大,反之将使反应谱减小．在相位差谱方差固定时,增大其均值的斜率将使反应谱值减小,反之将加大反应谱．相位差谱作用于反应谱时阻尼在其中起着重要作用,随着阻尼的增大,相位差谱对反应谱影响越来越明显．阻尼的增大使得相位差谱对放大倍数谱的影响逐渐减小．     

地震动强度增大过程中边坡土体的损伤演化及其计算方法研究

地震作用下边坡失稳破坏过程也是土体损伤变形演化过程,当前边坡模型试验中土体损伤的定量计算方法尚未提出;研究以兰州新区职教园区内一填方边坡为原型,开展了地震动强度逐级增大条件下边坡失稳破坏的模型试验,研究边坡变形失稳过程中相关物理量随地震动强度的变化规律,进而提出土体损伤的计算公式。研究结果发现：在地震动强度增大过程中,坡肩土体损伤变形最为显著,传递函数频谱随地震动强度增大呈现有规律的减小变化,土体阻尼比随地震强度增大呈现指数函数增大变化,据此提出了基于归一化阻尼比的土体损伤量计算公式,该公式计算的土体损伤量也呈现指数函数增大变化,反映了地震动作用下土体的非线性损伤变形破坏过程。文中提出的土体损伤量计算方法可为基于模型试验的边坡稳定性评价提供理论依据。     

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。     

平稳地震动过程具分段布随机频率的谱拟合模型

本文首先针对平稳随机地震动谱拟合问题建立了一个统一的谱拟合模型，在此基础上，提出了一新的具有分段均布随机频率的拟合模型，并与几类常用的谱拟合模型进行了比较研究，指出拟合模型的频率牧场生对拟合功率谱与反谱具有显著的影响，算例表明，当结构的自振频率与拟合模型的分量频率接近时，计算的响应值明显偏大，对于小阻尼情况，这一现象更为明显。     

地震动功率谱与反应谱的转换关系

本文详细评述了现今常用的几种加速度反应谱与功率谱的转换关系。对于小阻尼单质点体系而言，考虑到输入地震动是一非平稳的随机过程，又由于其传递函数的窄频带滤波特性，它的加速度反应将是一窄频带的非平稳随机过程。对于峰值系数水平的超越不是独立的，而是成群超越。据此本文考虑非平稳效应和对峰值系数水平的成群效应，对前人的转换关系进行了修正，并基于随机振动理论，给出了对工程上常用的频率平稳、强度非平稳的地震;动模型的功率谱和反应谱的转换关系。此转换关系对于长、短持时的地震动记录和反应谱长、短周期部分以及不同阻尼比的反应谱都能给出精度较高的结果。     

竖向地震动加速度反应谱特性

以33次地震中的地表地震动记录为数据基础,考虑场地条件、震级和距离的影响,分别对竖向地震动的加速度规准化反应谱和双规准化反应谱进行了研究。结果表明,规准反应谱明显受到场地条件、震级和震中距的影响,不同场地、距离和震级的平均规准反应谱之间差别显著;相比较而言,不依赖于场地、距离和震级的平均双规准反应谱之间却表现出良好的规律性和一致性。双规准反应谱的统一特性可以为竖向地震动设计谱的预测提供参考依据。     

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。     

工程随机地震动物理模型的参数统计与检验

利用PEER强震记录数据库,确定了一类实用的随机地震动模型的参数概率分布。依据GB50011-2010规定的场地类别,对4438条实测地震动记录进行分组。引用系统识别方法对不同场地上的地震动记录进行参数识别,据此结果,对工程地震动物理随机函数模型的基本参数进行了统计分析,给出了随机地震动模型参数的概率分布密度。对基本随机参数的概率空间进行剖分,结合波群叠加方法生成地震动时程,计算获得了随机地震动反应谱。通过比较随机反应谱和实测地震动反应谱的统计特征量,验证了地震动物理随机函数模型及基本随机参数统计结果的正确性。