中硬场地下两种土层地震反应方法与精确解的对比

基于谐波入射下的波动理论频域精确解,导出线性时域精确解,并在Matlab环境中编制相应的计算程序;选取8个简化的中硬场地剖面,用LSSRLI-1、精确解和SHAKE2000三种方法计算各场地在不同输入条件下的地震反应。结果表明:程序计算所得地表反应谱和土体剪应变分布与SHAKE2000结果一致;LSSRLI-1方法得到的地表反应谱与前二者结果一致;LSSRLI-1方法在某些情况下得到的土体剪应变分布与另外二者结果存在较大偏差,该偏差对地表反应谱有着不可忽略甚至非常显著的影响。     

土层剪切波速不确定性对场地刚性判断的影响

岩土工程中的不确定性是工程风险的重要来源。在我国7个主要地区的20个工程场地上开展了国内外首次大范围现场剪切波速不确定性专项试验,共由47家单位用11种工程常用仪器采用单孔法完成,获取了600组土层剪切波速Vs实测数据。依据实测结果拟合了场地时间平均剪切波速Vs, z的变异系数COV与计算深度Z的对应公式,揭示了土层剪切波速不确定性对场地刚性判断的影响,进而分析了我国场地分类的可能潜在误判区域。结论如下：在目前我国现场剪切波速测试水平下,Vs, z的变异系数与深度负相关——在近地表处达到极大值15%,并随着深度增加明显减小;地表至10 m深度区间内,Vs, z的变异系数迅速减小;10～20 m深度区间内,Vs, z的变异系数减小趋势变缓;超过20 m深度后,Vs, z的变异系数小于5%且基本不变;我国III、IV类场地分类采用的等效剪切波速Vse和欧美场地分类指标Vs, 30的变异系数基本相等;依据我国建筑抗震设计规范GB50011－2010,对I类场地以及覆盖层厚度小于5 m或等效剪切波速接近500 m/s的II类场地分类时需考虑剪切波速不确定性的潜在影响,其他类型的II类场地、III类和IV类场地在分类时基本可忽略其影响。     

地震荷载下土体残余应变及孔压研究综述

总结了地震荷载下土体残余应变及孔压的研究现状，指出了计算残余应变及孔压模型中存在的问题，根据现有实验条件及研究基础，提出了今后的研究设想。     

液化土中桩基础动力反应试验研究

本文设计完成了包括三种密度饱和砂土和非液化干砂的多工况桩-土相互作用振动台动力试验,研究液化对土体和桩-承台动力反应的影响。通过试验和分析,得到了液化和非液化土层中土体水平加速度、侧向位移和桩-承台的水平加速度、侧向位移、桩身弯矩等指标的反应过程和模式,对比了液化和非液化条件对这些指标的影响方式,提出了各因素影响大小的分析结果。     

液化土层对地表位移谱的影响

通过现场地震记录分析和理论计算,研究了液化土层对地表位移谱的影响规律,提出了液化位移增量谱和液化修正位移谱.对比了美国Superstition Hills地震和日本阪神地震中液化场地加速度时程和位移时程,分析了液化和非液化场地位移谱区别.采用改进的一维有效应力分析方法,计算了在不同强度和波型地震波输入下厚度和埋深不同的液化砂层对地表位移谱的影响.结果表明:液化对地表位移和位移谱有显著放大作用,位移谱在1s左右开始增大,加震最显著频段为1～5s,谱位移增加0.1～0.7m,烈度8度时平均加震增幅0.1～0.25m,9度时平均增幅0.4～0.7m.     

土体永久变形中地震动有效荷载研究

通过黏土和砂土的一系列动三轴试验,研究土体永久变形中地震动的有效荷载问题,提出了黏土和砂土应变门槛值与有效荷载幅值下限值的关系,给出了有效荷载幅值的计算公式和有效荷载的推荐值.结果表明,真实地震荷载下土的变形发展与等幅正弦荷载有明显不同,应变发展时程的形态主要受地震动的形态控制.应变门槛值与有效幅值下限值呈非线性关系,应力幅值下限值比应变门槛值大,且在较小的应变门槛值情况下需要比率差别更大的有效幅值才能产生相应的应变.以使土体产生超过总应变10%增量的应力值作为有效荷载幅值,砂土情况下幅值应大于峰值的四分之一,黏土情况下幅值应大于峰值的三分之一.     

固结比对砂土动剪切模量及地表反应谱的影响

采用共振柱试验方法,研究了固结比对砂土最大动剪切模量以及对动剪切模量比与剪应变非线性关系的影响。通过土层地震反应计算,初步给出了这种影响对地表反应谱作用的估计。对福建标准砂和哈尔滨砂进行了系统试验,提出了计算不同固结比砂土最大动剪切模量的建议公式,公式显示固结比kc>1、最大动剪切模量较kc=1时的增长程度明显比Hardin公式要大。同时,给出了固结比对动剪切模量比与剪应变非线性关系及其对地表反应谱的影响。结果表明,固结比对砂土动剪切模量比与剪应变非线性关系有一定影响。随着固结比增加,模量比非线性关系曲线有一定提高,在强地震动作用下的土层反应分析中应考虑实际固结比的影响。     

抗震规范等效剪切波速简化算法适用性研究

我国现行抗震设计规范中推荐采用走时等效原则来计算土层场地的等效剪切波速,并以此作为场地类别划分的主要依据之一,但是该简化算法无法反映土层结构和软弱夹层对场地动力效应的影响。本文以等效过程不改变场地卓越周期为原则,提出场地整体动力效应等效剪切波速的概念及计算流程。从成层介质中波动传播的基本理论出发,通过传递函数给出场地频响曲线进而确定其卓越周期,在此基础上得到等效剪切波速标准值。给出了120个构造场地和394个实际场地上按规范法计算所得等效剪切波速偏差分布,结果表明在含有极端软夹层的场地上使用规范推荐方法会使计算结果显著偏大,最大偏差可达60%,而在正常的渐硬型场地上结果极有可能偏小,最大偏差可达-40%,平均偏差-20%,且随土层间阻抗比的增大偏差有增大的趋势。这说明规范方法具有一定程度的局限性,研发能够考虑场地土层结构的等效剪切波速简化计算方法是十分有必要的。     

土的动剪切模量非线性特性对地震动的影响研究

通过一维等效线性化方法研究土的动剪切模量非线性特性对土层地震反应的影响,主要分析动剪切模量比与剪应变关系曲线以及最大动剪切模量对反应谱特征周期和地表加速度峰值的影响。结果表明,对于小震和中震,土的动剪切模量比和最大动剪切模量对反应谱特征周期略有影响,对地表加速度峰值影响并不明显;但对于大震,对反应谱特征周期和地表加速度峰值影响较大,随着动剪切模量比和最大动剪切模量的增大,反应谱特征周期减小,地表加速度峰值增大,土层越厚其影响越大。二者对比结果表明,强震下土的动剪切模量比与剪应变关系曲线对地震动的影响程度要比最大动剪切模量对地震动的影响大得多,说明强震下土的动剪切模量比与剪应变关系曲线对土层地震反应会产生更显著影响。     

饱和砂土透镜体液化对建筑物地震反应的影响

采用一种能分析有结构物存在的场地地震液化问题的二维有效应力有限元分析方法,研究饱和砂土透镜体液化对建筑物地震反应的影响。计算中采用了更为合理的迭代方式处理土的非线性,考虑了Ｋｃ对孔压的作用,引入了透射边界。取建筑物为短周期结构。考虑了透镜化宽度、厚度、埋深以及输入地震动类型幅值对结构加速度反应的影响。计算结果表明：（１）所采用的方法与已有的模型实验结果有很好的对应关系,可用于招考莪存在下的场地砂土