矩形和钟形震源时间函数对地震动模拟结果的影响比较

首先介绍了用于地震动数值模拟的国际通用软件COMPSYN程序,并对此进行了二次开发,将其震源时间函数由矩形函数改为钟形函数,通过与全空间的解析解计算结果的对比,验证了修改后程序的正确性.通过对比2种震源时间函数的频谱特点,指出矩形函数的高频成分丰富,不利于地震动的模拟.2种震源时间函数下用COMPSYN程序对同一观测点...     

地震动对人生理反应的影响初探

本文采用实验心理学的基本原理和方法,在模拟地震振动台上进行了在真实地震波作用下心理反应试验,研究了地震动作用下人的生理变化过程。     

汶川地震局部地形对地震动的影响

关于局部地形对地震动的影响,一直是地震工程学的研究热点。选取汶川地震中自贡地形台有强震记录的山脊地形和典型地震灾害的北川县城河谷地形进行了强震观测记录、规范方法和数值模拟下的地形放大效应分析,结果表明:(1)规范法基本上可满足一般工程场地的要求;(2)对人员密集居住的高度大于60 m的较陡地形,建议应进行二维(三维)数值模拟下的地形效应分析。这为规范的修订提供了一些基础资料。     

北川县城土层特性对地震动的影响

作为场地条件之一的土层特性(土层结构、土动力参数)对地表地震动参数的影响研究是一项具有重要理论和工程应用意义的研究课题。选择汶川地震强震区典型的钻孔资料和强震记录,以北川县城地勘标准孔和安县塔水波为基础,运用土层等效线性化程序计算了140个工程场地计算剖面,定量分析了土层特性改变对反应谱αmax、Tg及地震影响系数差△α影响的特点及规律。     

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。     

参数对地震动随机模拟结果的影响分析*

随机有限断层法是模拟近场高频地震动常用的方法,且被国内外研究者证实是成功的且有效的模拟高频地震动的工具。由于随机有限断层模拟方法输入参数较多,造成对模拟结果的不确定因素也相应较多,因此在使用随机有限断层法时如何合理地确定输入参数则成为研究者需要考虑的首要问题,也是成功重建场点加速度纪录的关键环节。简要地介绍了地震动模拟的基本理论、流程和主要参数的意义,在国内外研究者的研究成果基础上以芦山 M_w6.6 地震为例重点分析了地震动持时对峰值加速度(PGA)、5% 阻尼比加速度反应谱(PSA)和加速度傅里叶谱(FAS)模拟结果的影响。主要得出以下结论：(1)在特定震级下,持时模型对峰值加速度影响较大,特别是断层距越小时,这种影响作用越明显;(2)通过四种持时模型得到的傅里叶谱和反应谱以及模型偏差分析可知,根据记录 90% 有效持时拟合其与震中距得到的持时模型表现较好。最后分析了脉冲百分比和断层上缘埋深等参数对模拟反应谱的影响,结果显示：(1)在相同震级下,反应谱幅值随脉冲百分比的变化差异不大;(2)在断层方位尺寸给定的前提下,反应谱幅值随上缘埋深的增加而减小。这些结论可以为随机有限断层模拟方法的工程实际应用时更合理地挑选参数提供理论依据,也可以相应的提高模拟精度。     

地震动入射角度对地下结构地震响应的影响

考虑土-结构接触面效应和场地初始静应力影响,基于大型商用有限元软件ANSYS和粘弹性人工边界条件,采用动力松弛法的分析思路,建立了一种地震动斜入射条件下地下结构的接触非线性动力反应分析模型和方法,并讨论了地震动入射角度对地下结构动力反应的影响。结果表明:地震波斜入射使得结构的整体反应发生明显变化;随着入射角度的增加,节点的水平向应力反应明显增大,竖向应力峰值较小,增大程度也相对较小;节点的位移峰值随输入加速度峰值的增大也有一定的变化。因此,在分析近源地震作用下的地下结构动力响应时,需要考虑地震动的非一致输入问题。     

地震动强度对黄土地震滑坡后壁形态的影响

震害表明,不同强度地震动诱发的黄土地震滑坡形态有较大差别。利用野外调查数据统计了1920年海原特大地震诱发滑坡后壁倾角的平均值,运用颗粒流软件PFC^2D计算得到了不同地震动强度下滑坡后壁的形态特征,最后根据野外调查实例进行了验证。结果表明：(1)地震动强度是造成滑坡后壁形态差异的重要影响因素。在其他条件一定的前提下,地震动越大,滑坡后壁倾角越小,滑坡后壁位置越靠近原始斜坡的高位;(2)滑坡后壁具有坡度大、海拔高、人为改造难度大、自身含水量较低、原状黄土结构性较好等特征,稳定性较强,在野外调查中可以利用滑坡后壁倾角和滑坡后壁的形态特征快速区分诱发滑坡的历史地震。     

地下隧道对地震动加速度峰值及反应谱的影响

基于剑桥大学工程系所完成的含隧道密实砂场地动力离心模型试验基础数据,利用模型内部设置微型加速度传感器,由弱至强逐级加载四组伪谐波作为基底输入,模拟并获取了在80 g重力场环境下隧道列及自由场列在不同深度处的动力反应和加速度记录,通过对比隧道列及自由场列相关地震动参数的差异,表明由于隧道的存在,峰值加速度放大系数从基底到地表都呈现出先衰减后放大的趋势,自由场列地表处的峰值加速度放大系数处于1.042～1.072之间,而隧道列地表处放大系数处于1.009～1.024之间;加速度反应谱峰值方面,地震波输入越强烈,其峰值相对应周期朝着短周期方向移动;对比两列地震动加速度反应谱峰值随深度变化曲线,发现自由场列从基底到地表呈现逐渐增大的趋势,而隧道列呈现先减小后增大的趋势。     

二维不规则海底地形对海底地震动的影响

讨论了海底地形对海底地震动的影响,并用有限元方法对二维问题进行了具体的研究。文中用参数分析的方法,就海底凸起地形和凹陷地形以及不同的海水深度,进行了海水与海床上体系在基底地震动输入下的流固耦合反应计算,取得了对所讨论问题的基本认识：（1）海床上高处的地震反应比低处的大,高处与低处间凹角处的反应则为最小;（2）随着海水深度的增大,对凸起地形来说,海床上的地震反应趋小,而对凹陷地形来说,这一点不明显。     

双侧破裂模型对地震动空间相关性影响的远场分析

根据震源理论,将由双侧破裂模型计算得到的场地Fourier谱,等价表述为从初始破裂点沿两个相反方向破裂的单侧破裂模型独立计算到的相同场地Fourier谱,以相对长度为权重的线性组合。据此,在远场假定下,得到了双侧破裂模型刻画地震动场分布的两个重要复变参数α1和α2,以及由它们确定场的孔径的解析表达式。最后,以一次地震为例,计算了α1和α2的实部和虚部,以及孔径随震中距、方位角和频率变化的三维图像。     

地震动关键特性对隔震连续梁桥碰撞响应的影响

为考虑地震动特性对隔震连续梁桥顺桥向主梁与桥台碰撞响应的影响,以某三跨混凝土隔震连续梁桥为例,基于ABAQUS建立了考虑混凝土材料损伤及三维接触碰撞的有限元模型。采用12条典型地震动输入,分析了不考虑碰撞时地震动峰值加速度与峰值速度的比值(PGA/PGV)对主梁顺桥向最大位移的影响;并进一步分析了考虑碰撞效应时PGA/PGV对主梁碰撞响应的影响;在此基础上,以一条典型地震动为例,分析了地震动峰值加速度对碰撞响应的影响。结果表明,当不考虑碰撞效应时,主梁顺桥向最大位移随着PGA/PGV的增大而呈现减小趋势;考虑碰撞时,碰撞次数和最大碰撞力的变化具有一定的相似性,但随PGA/PGV的变化并不明显。随着伸缩缝间隙的不同,最大碰撞力随着峰值加速度的增加既可能表现出线性增加的特征,也可能表现出较大波动。     

深厚沉积层对地震动持时影响的初步分析∗

基于 NGA‐West2 和 NIED 数据库,以地震动 70% 重要持时和 90% 重要持时为研究对象。利用获取的 9 361 组强震记录,采用随机效应回归和残差分析的方法,对典型持时预测模型进行改进,并探究了深厚沉积层对地震动重要持时的影响规律。结果表明：（1）场地沉积层厚度对地震动持时有显著影响,随着沉积层厚度的增大,地震动持时呈现出对数线性增长的趋势;（2）地震动持时的沉积层厚度效应与地震动强度具有相关性。重要持时随 Z_2.5的对数线性变化系数随地震动强度的增大而减小;（3）地震动持时分别随着震级和断层距的增大而增大,随着 V_S30的增大而减小;（4）在强震、远场以及软弱场地条件下,深厚沉积层对地震动持时的放大作用越显著。在高层结构的抗震设计时,考虑深厚沉积层场地对地震动持时的影响是有必要的。     

合成地震动空间相干性的震源机制影响

地震动的空间相干性是构建大跨度空间结构的多点地震动输入的关键环节。但由于大震近场地震动记录的匮乏,使得研究地震动空间相干性中的震源影响较为困难。本文基于地震动合成的运动学模型,合成由不同震源机制引起的地震动场,并借助Loh模型对合成地震动场的相干系数进行拟合,分析震源机制变化对地震动空间相干性的影响规律。研究表明：合成地震动场的相干系数,随两点间距离、频率的增加而降低,与基于密集台站记录的地震动空间相干性的普遍认识相符,表明用合成的地震动场研究空间相干性是可靠的。断层走向、倾角和滑动角中,断层走向与倾角对空间相干性影响较为显著且表现出一定规律性,滑动角对相干性的影响显著且有明显规律性。     

SV波入射下断层参数对地表地震动的影响

基于应用透射人工边界条件的显式有限元法,计算了断层破碎带宽度及其物理力学参数变化、入射地震动角度变化时二维断层场地模型地表地震动场的分布。结果表明:低速度断层破碎带的存在导致整个场地都有SV波转换为P波的分量,且在破碎带区域出现断层陷波;低速度断层破碎带的存在使输入场地恒定的能量向破碎带中集聚放大,且随着破碎带宽度增大或破碎带介质波速降低,集聚放大效应增大;场地放大效应是频率相关的,具有不同卓越频率的断层场地会有选择性地放大和场地卓越频率相近的地震动,破碎带宽度增大或介质波速降低时,断层场地的卓越频率降低,显著放大效应选择的地震动卓越频率也相应越低,即宽度较宽或介质波速较低的低速度断层破碎带场地的卓越频率较低,对输入场地的较低频率成分的地震动放大显著;竖向低速度断层破碎带能阻隔斜入射地震波,且随着入射角增加,这种隔震效应更显著。     

渤海海底表层软弱土特征及其对地震动的影响

以渤海PL19-3油田工程场地为研究对象,利用钻探和剪切波速实测资料,根据中国规范GB50011-2001、美国规范FEMA-NEHRP和欧洲规范EC8,进行场地类别研究;通过地震动效应分析,得到海底表层软弱土对峰值加速度和反应谱的影响。结果表明,现行规范中的场地土类型划分标准是针对陆地场地土特征的,不能反映覆盖较厚的海底淤泥层的特征;海底表层软弱土对地震动加速度的幅值和频谱的影响非常明显,其对峰值加速度的放大倍数较高,但受土的非线性变形影响,随着地震动输入的增大,其放大倍数呈非线性降低,软土场地使得加速度反应谱谱形变宽,特征周期变大。本文的结果为开展海洋工程抗震标准、海域地震区划研究积累了相关基础资料。     

地震动多点激励对高铁桥梁地震响应的影响研究

长大高铁桥梁墩柱基础所处地质条件可能存在较大差异,地震动的特性会发生较大变化,若不考虑这种变化,计算结果不能反映桥梁实际地震响应,甚至可能偏不安全。以24跨跨径为32 m的高铁简支梁桥为研究对象,采用绝对位移法考虑地震动的多点激励,分析主梁和轨道的位移和变形、支座剪力和位移以及桥墩的变形及内力等地震响应特性,并与一致激励进行对比。结果表明:考虑多点激励后,场地转换处轨道和主梁的横向和竖向相对位移均明显增大,轨道整体变形呈蛇形波动,在伸缩缝处出现局部突变,轨道的这些变形特性会严重威胁高速运行的列车的行车安全;在场地转换处主梁纵向相对位移亦显著增大,可能造成落梁;支座和墩柱的位移和内力主要受场地类型的影响,场地越不利,地震响应越大。     

汶川地震远场地震动特征及其对长周期结构影响的分析

汶川8.0级大地震中,中国数字强震动台网获得了大量的数字强震动记录,这些记录特别是远场记录具有丰富的长周期地震动分量。本文根据东南强震动中心获取的区域数字强震动记录,分析汶川8.0级地震的远场地震动特征,研究了基岩场地及深厚软弱场地的长周期地震动及其差异;根据长周期结构的特点,选取建于深厚软弱场地上的江苏A050强震台的超长地震记录进行结构地震反应分析,研究汶川8.0级地震对远场长周期结构的影响,并结合实际震害特点,提出了长周期结构抗震及地震安全对策中一些值得注意和思考的问题。     

地震动频谱特性对罐液体系地震响应的影响分析

基于拉格朗日方法建立考虑流固耦合效应的位移格式的运动方程,运用ANSYS建立立式拱顶储罐的三维有限元模型,分别选取短周期成分丰富(S1)、普通地震波(S2)和长周期成分丰富(S3)的三条天然地震波,分析了地震波频谱特性对液体晃动、罐底剪力、弯矩以及罐壁响应等结果的影响。研究表明,罐液体系自振频率存在两个明显频段,即液体晃动低频率段(长周期)和罐液耦联振动高频率段(短周期)。罐液体系的动力响应对地震波频谱特性的影响较为敏感。S3地震波卓越周期最接近罐液晃动周期,引起液面大幅度晃动,较其他增长4倍。罐液耦联振动对轴向应力响应影响最大,S1地震波卓越周期最接近罐液耦联振动周期,其引起罐底轴向压应力超过规范许用应力,出现明显"象足"屈曲变形。罐底剪力和弯矩受耦联振动影响最大,而液体晃动对其影响较小,地震激励仅引起液体表面少量单元产生对流运动。     

水库地震的地震动特性

利用新丰江、黄壁庄、喀什、龙羊峡、官厅、刘家峡和陡河等水库地震的近场地面运动资料，给出了水库地震地震动的峰值加速度衰减关系、频谱特性和持续时间。分析结果表明，较：天然地震而言，水库地震的地面运动峰值加速度高，衰减快；地震动反应谱特征频率高，持续时间短；场地卓越周期以坚硬基岩的最短，硬土次之，软土最长。研究得到的水库地震的地震动衰减关系和频谱特性可为水工结构的抗震设计和加固提供借鉴。