场地地震反应的特征线解与等效线性化解对比研究∗

研究了响蹚(Ⅱ类)、盐城(Ⅳ类)、CHBH06(Ⅲ类)3种不同类别的场地在地震动作用下特征线差分计算结果与等效线性化法计算结果的差异性.在响蹬场地(Ⅱ类)下,随输入地震动峰值增加,特征线法计算的峰值加速度逐渐增加,反应谱曲线规律性递增;等效法计算峰值加速度先减小后增加,反应谱曲线在较大输入时逐渐递增.在盐城场地(Ⅳ类)下,特征线法计算的峰值加速度均比等效法的计算值稍大,反应谱平台宽度较等效法反应谱平台宽度宽.在KIK-net的CHBH06场地(Ⅲ类)中,将两种方法的计算结果与实际记录对比,结果表明:特征线法时程的傅里叶谱频带宽度与实际记录接近,加速度反应谱与实际记录的加速度反应谱较等效法加速度反应谱接近.通过对比分析,以期促进特征线差分方法的应用.     

可液化地基群桩基础地震反应总应力与有效应力分析的比较

可液化土体动力特性的描述方法可能对群桩基础动力反应产生显著的影响。基于Davidenkov本构模型和Byrne改进的增量孔压模型,对比分析了总应力法和有效应力法计算的可液化地基中群桩基础地震反应特性。结果表明,群桩外侧地基最易液化,自由场地基次之,群桩内地基土最不易液化;与总应力法的计算结果相比,有效应力法计算得到的地表加速度反应谱谱值的短周期过滤和长周期放大效应更加显著,卓越周期向长周期方向移动;同时,有效应力法计算得到的桩身弯矩也有所增大。     

调整已有地震动拟和规范反应谱人造地震动方法比较

利用已有的地震记录调整得到拟和规范反应谱的人造地震动的方法越来越得到广泛的认可和应用。常用的方法包括比较粗略的比例调整法、比较精确的调整傅里叶幅值谱法、基于小波变换的调整方法和时域内叠加小波函数的方法等。本文详细介绍了各种谱拟和方法的原理以及实现过程中的难点;通过算例分析,对各种方法的优缺点进行了探讨。结果表明:当已有地震动反应谱与规范反应谱相差较大时,可先采用比例调整法粗调,然后再采用其他三种比较精确的方法继续进行调整;后三种方法都能快速地由实际地震动时程纪录得到拟和规范反应谱的人造地震动时程,并一定程度上保留原始时程的非平稳特征;相比之下,时域内叠加小波函数的方法精度最高,调整完后不用进行基线调整,是一种值得推荐的方法。     

不同关键问题组合方式的反应位移法对比分析

结合《城市轨道交通结构抗震设计规范》及前人的研究成果,简要介绍了反应位移法及几个关键问题的不同求解方法,并基于算例对结果进行了对比分析。提出了8种不同的关键问题组合方式的反应位移法,并采用这8种不同组合方式,分析了典型矩形横截面隧道在基岩垂直入射剪切地震波作用下的内力,计算结果与动力有限元法结果进行了对比。结果表明:整体来说,反应位移法计算结果与动力时程计算结果接近;不同方法确定的土体弹簧系数、相对位移、结构周围剪力都具有很大差异;在本文给出的计算条件下,用静力有限元法计算弹簧系数,用公式法计算相对位移和结构周围剪力的反应位移法计算结果最好,且偏于安全。     

强震数据线性模型曲线的反应谱计算及其误差问题

文献研究给出了用线性模型曲线理论来计算地震加速度数据的反应谱理论.文献又给出了它的简便算法,但这算法忽视了强震丢头记录中初始点数据一般为非零值的影响.本文为此研究给出了更为普通和实用的包括初始数据点为任意值时的间便算法. 给出算例.将这线性模型理论的反应谱计算结果与作者新近研究的时限光滑化模型曲线精确理论计算结果作了对照,反映出用线性模型理论计算存在误差的状况.     

RC框架结构地震倒塌风险近似评价方法的精度对比

增量动力分析方法(IDA)是目前评价RC框架结构抗地震倒塌能力最精确的方法,但是计算量大、耗时长,在工程实际中难于应用。现阶段已经提出了多种简化评价方法,可显著提高工作效率,便于工程人员应用,但是对其精度缺乏合理评价。本文介绍了三种常用的简化评估方法,基于静力推覆分析和塑性需求曲线方法;基于静力推覆分析并利用抗倒塌储备系数(CMR)与位移安全储备系数关系方法;基于抗倒塌能力谱法,用这三种方法计算了6个RC框架结构在罕遇地震下的CMR和倒塌率,并与其IDA计算结果进行对比,分析了三种简化评估方法的精度。结果表明三种简化计算方法中基于静力推覆分析和塑性需求曲线方法精度最高,基于静力推覆分析并利用抗倒塌储备系数(CMR)与位移安全储备系数关系方法和基于抗倒塌能力谱法计算更简单快捷。     

现有等效线性化分析程序在实际软场地计算结果方面的比较

SHAKE2000和LSSRLI-1分别是目前国外和国内广泛使用的两种一维等效线性化土层地震反应分析程序,分析二者之间的异同性及其与实测记录的差异程度,可为改进土层地震反应分析方法提供基础。收集整理了日本Ki K-net台网中17个软场地(Ⅲ、Ⅳ类场地)39次地震的基岩及地表地震动记录,其中基岩加速度峰值在6~214Gal之间,土层非线性取3种情况,采用SHAKE2000和LSSRLI-1两种程序分别进行了土层地震反应计算,从地表峰值加速度、加速度反应谱、加速度反应谱谱值比以及土层最大剪应变4个方面进行了对比计算。研究表明:当土体非线性不强时,SHAKE2000和LSSRLI-1计算出的PGA结果差异多数可忽略,计算出的土体剪应变最大值误差也多数小于20%;当土体非线性较强时,仅有少数差异可忽略,计算出土体剪应变最大值误差则多数大于20%;SHAKE2000的结果和LSSRLI-1与实测峰值加速度和反应谱多数情况下差异较大,土体弱非线性下LSSRLI-1结果稍好于SHAKE2000的结果,土体非线性较强时SHAKE2000的结果要好一些。     

基于反应谱法的多点激励下桥梁结构抗震可靠性分析

基于随机振动理论,利用多点非一致地震力激励理论方法,分析了大跨度桥梁结构的抗震可靠度反应谱计算方法,并且给出结构峰值反应的均值、标准差计算公式,克服了既有设计方法不能给出标准差而无法直接进行可靠性分析的缺点,并利用简化后的复杂参数分析方法,在保证数据准确性的同时提高了计算效率。最后,以一刚构桥为例,对多点激励下桥梁结构抗震可靠度反应谱法加以计算,并与一致激励下的结果相比较,从而说明本文方法的可靠性。     

输入基底对深厚土层地震反应影响分析

对于孔深达到100m,但剪切波速低于500m/s的深厚土层,首先论述了计算其地震反应时输入基底的常用处理方法,然后基于理论分析和工程实例,建立了3个输入基底(线性外推、软弱夹层假定、坚硬基底)模型,结合土层非线性试验数据,使用一维等效线性化程序计算了不同强度地震作用下各模型的反应。对地表加速度峰值和反应谱进行了对比分析,指出坚硬基底模型建模简单,结果偏安全,适于工程应用。最后,通过多个基底波速值对地表反应影响的敏感性分析,提出了坚硬基底剪切波速的合理取值为相邻土层波速值的1.3~1.4倍,且不低于500m/s。     

上硬下软双层地基极限承载力的计算方法研究

上硬下软双层地基的极限承载力是一个比较复杂的问题,现有各实用计算方法都有一定的局限性,在计算时往往误差较大。依据已提出的砂层下卧黏土层时条形基础的极限承载力计算公式,与经典文献中的离心机试验数据进行对比,验证了公式的准确性。基于有限元法建立了上硬下软双层地基数值计算模型,通过与已有试验结果及前人数值计算结果的对比进行了验证,然后利用该模型对公式涉及的主要参数进行了分析。结果表明,黏土层的归一化强度和砂层的剪胀角会对地基破坏模式产生影响,当cu/γB≤2、扩散角按照建议公式取值时,推导出的公式计算结果比较准确;而上下土层的模量比对承载力并无明显的影响。     

大跨结构多维多点输入抗震研究进展

对于大跨度结构来说,应该考虑地震动的多维多点效应。从国内外发展现状及取得的主要研究进展和近期的发展动向等角度,对大跨度结构多维多点输入抗震的研究现状进行了系统的综述和总结。首先论述了多维地震动及其相关性,从地震动的各个分量之间的强度比、频率、持时及相关性等方面说明地震动分量的特性;然后论述地震动时空模型,侧重于反映地震动空间变化的相关函数模型的研究现状;最后比较了大跨度结构考虑多维多点输入的抗震计算方法,包括反应谱法、时程分析法以及随机振动分析法。对今后关于这一问题所应开展的研究提出了建议。     

多维地震作用下偏心结构动力反应的Simulink仿真分析

理论研究与震害经验表明,地震时结构会产生不可忽略的平动与扭转耦合的空间振动,因此,对结构进行平—扭耦联反应分析具有重要意义。本文首先建立多维地震动作用下偏心结构的空间力学模型和动力方程,并编制相应的MAT LAB程序,然后将动力方程所代表的动力学系统用控制理论中的状态空间法予以描述,根据其状态方程在SIMULINK环境下建立仿真分析模型,从而求解动力方程。对一双向水平地震作用下的6层偏心框架结构进行平—扭耦联反应数值仿真分析,得出了一些有益的结论。     

基于公路工程规范地震需求谱的建立及应用

基于《公路工程抗震设计规范》(JT J 004-89)的弹性反应谱建立了地震弹塑性需求谱,并从解决桥梁结构的实际问题出发,根据桥梁结构的震害规律和特点,考虑桥梁结构的位移延性、耗能特性等方面因素,利用Push-over方法建立了桥梁结构的能力曲线,应用相应的地震需求谱具体分析了实际桥梁结构的破坏极限状态,为桥梁结构抗震性能评价的研究提供参考意见。     

GIS在山东省震后早期应急系统中的应用

本文将地理信息系统（GIS）应用于震后早期地震形势判定，地震灾情快速了解，地震监测能力汇总显示等地震应急工作，建立了山东省震后早期地震应急信息系统，实现以历史地震活动信息和地震地质构造背景为基础，以最大概率法给出地震早期形势的判定。同时快速给出震中附近各种历史地震特点，快速给出灾害的影响范围和震区地震监测能力的统计分析结果，为地震早期应急工作提供高显示度的综合信息。     

考虑流固耦合作用的深水桥墩地震响应分析

地震作用下,深水桥墩与周围水体的耦合振动是一个非常复杂的动力相互作用问题。本文基于非线性Mori-son方程,采用Airy波浪理论,建立了深水桥墩考虑流固耦合作用的有限元模型,应用Newmark-β法提出了求解该耦合非线性方程的算法,并用ANSYS软件和Matlab软件自编了求解程序。以某跨海大桥深水桥墩为算例,对其进行在地震作用下的非线性动力分析,并与已有计算方法进行对比。结果表明:按本文方法计算的墩顶最大位移、墩底最大剪力及墩底最大弯矩均较大,差异最大达到12.5%。因此在极端海况条件下,对深水桥墩进行地震作用下的动力分析时,建议采用本文考虑流固耦合的方法。     

考虑流固耦合的桥墩地震反应方法

跨海桥梁地震反应中,作用于桥墩上的动水压力具有明显的流固耦合特征。依据张量理论,推导时变区域散度变换关系及微分形式的几何守恒律;基于任意拉格朗日-欧拉描述,从采用欧拉描述的流体运动Navier-Stokes方程出发,推导时变区域的流体运动控制方程;给出流固耦合问题中的结构计算模型、耦合面接触条件、耦合场计算方法以及流场网格运动控制方法。以某跨海大桥为例说明桥墩地震反应方法,重点突出地震动输入、流场初始条件模拟等问题。计算结果表明:流固耦合理论能够模拟桥梁墩台地震反应中的流场和结构特性;流场初始条件的正确模拟可保证计算稳定性,并减少运算量;横向地震动激励下,桥墩基底剪力较大,纵向地震动激励下,结构运动剧烈;流固耦合系统中的线弹性结构在地震反应中具有明显的非线性特征。     

海岸带风暴潮减水的统计分析

在青岛大港观测站连续30年实测资料的基础上,按照年、季、月等时段分别抽样,对风暴潮减水进行了长期统计分析.考虑到海岸地区风暴潮减水的诱因不同,在一维复合极值分布的基础上,提出了"组合分布法".新方法探讨了假设所有数据源于同一分布而产生的重现值估计误差.与年极值法和阈值法的计算结果进行了比较,说明以往算法得到的重现值偏低,并给出了青岛地区受季节变化影响的风暴减水设计重现值.统计表明,青岛大港春、秋、冬季均有风暴减水发生.由于寒潮大风是其产生的主导因素,以冬季的极值减水序列为样本,所得重现值与考虑季节变化得到的重现值相当.说明在实际工程区域,选取主要天气形势产生的水文要素为样本,替代所有观测数据,使统计计算得以简化的做法是可行的.     

美国地震风险评估中灾害模型的探讨

介绍了以美国地震灾害模型为例的地震风险评估在金融保险业和土木工程两大领域的应用,回顾了地震灾害风险评估发展的历史背景,其中,金融保险业的模型更测重于对历史理赔数据的分析,土木工程业的模型则注重于对工程结构的分析。着重探讨了评估模型中地震灾害部分的建立,其中包括致灾因子模块及孕灾环境模块。针对建模中致灾因子、孕灾环境等的关键要素,如地震源及震级、地震衰减方式、场地土壤土质条件、地震复发率等,作了分析及归纳总结,并系统地介绍了所涉及要素的数据信息获取过程及对应的建模方法,进一步探讨了相应的风险量化的步骤和方法。     

基于支持向量机的地震灾害自动成图方法

地震灾害风险评估中有许多定性图件,目前常用的成图方法是根据研究区的离散点钻孔结果人工勾画,费时费力;或对离散点钻孔结果强制赋予0、1数值,然后进行插值成图,其从逻辑上不能真实反映场地的客观情况。基于支持向量机技术,该文提出了使用分类工具SVC,将不同结果的离散点钻孔在空间上进行合理分类的自动成图方法。相较于传统方法,该方法效率高,成本低。     

刚性桩复合地基地震响应的拟静力简化计算方法

刚性桩复合地基在建筑结构中已得到广泛应用,但对其地震作用下的动力响应研究还不够充分。采用上海市《建筑抗震设计规程》8度罕遇地震的规范标准反应谱拟合生成人工地震波,以软土场地中的某10层钢筋混凝土框架结构为对象,将土体自由场变形和上部结构惯性力对桩身内力的影响分开考虑,提出一种拟静力简化计算方法,分析刚性桩复合地基的地震响应。并建立刚性桩复合地基-筏板-上部结构体系整体有限元模型,利用数值方法进行动力时程分析,验证了拟静力方法的合理性。进一步分别计算了自由场位移对桩基的作用、刚性桩复合地基-筏板-上部结构体系整体地震响应以及桩筏基础地震响应。结果表明:拟静力方法与数值方法较为吻合,复合地基的桩身内力和筏板底加速度峰值均小于桩筏基础,褥垫层对地震波具有滤过作用,显著减轻了地震的作用效应。