摘要:

在实际工程中发现,在强地震动作用下等效线性化方法低估了地表地震动的峰值加速度反应.通过与场地效应竖向台阵观测记录的对比分析证实了这一现象,其主要原因是等效剪应变水平的取值高于高频段实际剪应变水平,从而抑制了土层地震反应中的高频成份.若干分析表明,动力反应过程中土体的剪应变是随频率而变化的,且试验表明土体的刚度和阻尼是与剪应变相关的,据此假设土体刚度和阻尼是与频率相关的.基于这一假设,对传统等效剪应变的选取如何使得土层对基底地震动输入中的高频成分产生滤波效应的原理进行探讨,且通过频率相关的等效线性化方法对该原理进行证明.将该方法应用于Port Island场地效应竖向台阵的分析,并与实际地震动记录进行了对比,结果表明,较之传统等效线性化方法,能更加合理地考虑地震动输入中的高频成分.

摘要:

考虑地震动的随机性,利用复反应分析技术,采用随机地震反应计算方法对某一特大型桥梁群桩基础与土动力相互作用效应进行了数值试验研究.将土与群桩体系视为一个整体进行有限元离散,采用等效线性化方法考虑土体的动力非线性性能.将桥墩-群桩-土相互作用体系与自由场随机地震反应进行比较,结果表明:相互作用效应的影响与桩土模量差异以及土体与群桩基础距离有关;软土层剪应变水平及分布发生了显著变化,群桩基础两侧附近土域剪应变呈现明显的弧形分布;地表及浅层土体最大地震加速度反应有所减小,但覆盖层中下部土体加速度反应峰值明显增大,增幅达5 %～30 %左右;此外,地震地面运动的频谱成分存在显著差别.桥梁桩基础抗震设计中应充分考虑桥梁结构-群桩-土相互作用效应.

摘要:

以SHAKE2000为代表的频域等效线性化是目前主流的土层地震动计算方法.由于该方法在软土场地计算结果严重不合理,其改进方法成为目前研究热点,主要采用频率相关法,但一直没有取得实效.对频率相关法中土体动剪应变和震动速度成恒定比例关系的基本假定进行研究,从波动方程推导出了均匀全空间单向行波、单一均匀半无限场地、成层场地等3种典型场地中土体剪应变与震动速度关系的精确解答,通过数值试验研究了这一假定的合理性与偏差程度.结果表明:动剪应变和震动速度成恒定比例关系这一假定只有在无边界均匀介质单向行波情形下才成立,对于实际成层土场地,动剪应变与震动速度关系强烈依赖于波的频率和观察点的位置,如果在土层地震反应分析中忽略反射波而采用单向行波恒定比例假定将会使计算结果产生显著偏差;动剪应变与震动速度成恒定比例关系的假定导致的偏差达4个量级,即使对于单一均匀半无限空间模型偏差也十分显著;对实际土层地震动的求解,该假定在理论上定性错误,定量上偏差不可接受,必须放弃而另寻其他途径.

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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。

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工程上常用的等效线性化方法在处理常见的、含厚软表层的海域场地时,其计算结果往往产生较大的偏异.为了研究这些计算偏异产生的程度,本文利用等效线性化方法对典型海域工程钻孔进行了小震、中震和大震3种不同工况下保留和舍弃软表层情况下的土层计算.考虑到在大震作用下,土体可能进入大的非线性范围,等效线性化将不再适用,故引入了一种能更好地考虑土层大非线性效应的直接时域积分方法,并与等效线性化方法研究结果进行了对比分析.在此基础上,给出了确定含厚软表层海域工程场地设计地震动参数的处理建议.

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利用非线性时程分析法研究了地震工程学中常用的三种等效线性化方法对非线性减震耗能系统的实用性. 对等效线性化处理过的模型, 采用振型分解反应谱法计算, 与非线性时程分析结果相比, 虽存在结构层间最大剪力Vmax较符而耗能元件最大变形Xmax较差, 或Vmax较差而Xmax却较符的问题, 但从Vmax和Xmax两方面看, 均存在一定的可比性. 分析认为, 对非线性减震耗能系统等效线性化处理后, 再采用振型分解反应谱方法计算, 是较为可行的抗震分析方法. 在采用等效线性化方法时, 需结合等效的物理量来考虑.

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对我国现行建筑抗震设计规范中不同阻尼比隔震结构的地震影响系数曲线进行了研究.对于隔震结构的计算分析,规范建议采用时程分析方法进行求解;在特定情况下,也可根据规范中不同阻尼比结构的地震影响系数曲线,采用简化的等效线件化方法进行迭代求解.建立了一个典型的采用叠层橡胶支座隔震的12层钢筋混凝土结构;分别采用等效线性化方法和时程分析方法,对隔震层位移、基底剪力等进行分析和比较.发现等效线性化方法的隔震分析结果相对于时程分析方法严重偏大,说明当结构阻尼比大于0.05时,我国规范的阻尼调整系数值过于保守.在此基础上,对规范中地震影响系数曲线采用的阻尼调整和形状参数提出了改进建议.在不同的场地类别和地震分组情况下,改进后的等效线性化方法的计算精度均得到了很大提高,可以准确计算隔震结构的基本动力响应.

摘要:

为了精确计算黏弹性阻尼器在任意荷载作用下的时域动力响应,提出了一种针对黏弹性材料等效标准固体模型的时域延拓方法.该方法首先将频域内的等效标准固体模型延拓到拉氏域内,再采用高精度拉氏逆变换数值求解方法将拉氏域表达式转换到时域,得到黏弹性阻尼器的时域动力响应.针对无锡减震器厂生产的9050A型号黏弹性阻尼材料的计算结果表明:在正弦激励下,采用时域延拓法计算的储能模量G1的最大误差为0.005 4％,损耗因子η的最大误差为0.279 7％;在随机荷载激励下,相比于等效线性化近似方法,采用时域延拓法计算得到的El Centro和Kobe地震波作用下最大出力的计算精度提高22.2％以上;所提方法避免建立复杂的时域微分方程,简化了计算过程.

摘要:

基于深圳市前海自贸区填海场地某一典型的含软弱淤泥夹层钻孔剖面,对填海场地中软弱夹层的厚度和埋深对地面运动特性的影响进行分析.将原软弱夹层按2m、4m、6m、8m、10m厚度,0m(地表)、5m、10 m、15 m、20 m、30 m、45 m(层底)埋深,构造出35个土层模型.利用土层一维等效线性化分析方法对上述35个土层模型进行不同超越概率地震动输入下的地震反应分析,结果表明:当输入地震动一定时,随着软弱夹层埋深的增加,地表加速度峰值放大倍数k逐渐减小,埋深超过一定深度后,k值小于1;随着软弱夹层的厚度增大,加速度峰值放大倍数k先增显大后减小;随着输入地震动的增大,各工况下地震地表加速度峰值放大倍数k相应都减小,地表加速度峰值减小明显.

摘要:

考虑地震动的随机性,利用复反应分析技术,采用随机地震反应计算方法对某一特大型桥梁群桩基础与土动力相互作用效应进行了数值试验研究.将土与群桩体系视为一个整体进行有限元离散,采用等效线性化方法考虑土体的动力非线性性能.将桥墩-群桩-土相互作用体系与自由场随机地震反应进行比较,结果表明:相互作用效应的影响与桩土模量差异以及土体与群桩基础距离有关;软土层剪应变水平及分布发生了显著变化,群桩基础两侧附近土域剪应变呈现明显的弧形分布;地表及浅层土体最大地震加速度反应有所减小,但覆盖层中下部土体加速度反应峰值明显增大,增幅达5 %～30 %左右;此外,地震地面运动的频谱成分存在显著差别.桥梁桩基础抗震设计中应充分考虑桥梁结构-群桩-土相互作用效应.