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KiK-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一1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。

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。

基于实际记录的现有等效线性化分析程序对比研究

根据我国建筑抗震设计规范中场地的分类原则,确定日本KiK-net中台站的场地类别。运用SHAKE2000和LSSRLI-1对不同类别场地的峰值加速度、反应谱、剪应变等进行计算,给出Ⅰ~Ⅳ类场地的计算结果,并将计算结果进行汇总后进行对比分析,得到不同场地条件下SHAKE2000和LSSRLI-1计算结果的差异以及计算结果与实测记录之间的差别。研究表明,土的动模量比、阻尼比的非线性以及场地类型对计算结果影响较大,Ⅰ、Ⅱ类场地中大多数情况下SHAKE2000和LSSRLI-1计算结果相差不大;Ⅲ、Ⅳ类场地中多数情况下SHAKE2000和LSSRLI-1计算结果相差不大。以实测记录为基准,SHAKE2000结果好于LSSRLI-1计算结果,特别是对于Ⅲ、Ⅳ类场地中,土体为强非线性工况而言,SHAKE2000结果要明显好于LSSRLI-1计算结果。初步分析表明,SHAKE2000与LSSRLI-1计算结果差异来自于计算剪应变的不同。

实际硬场地下现有等效线性化分析程序的对比

SHAKE2000和LSSRLI-1是目前国内外应用最为广泛的两种等效线性化土层地震反应分析程序。本文以Ki K-net台阵中28个硬场地(一、二类场地)、基底输入峰值在12gal-370gal间的56个实测记录为基础,取三种土动模量和阻尼比非线性工况,对这两种程序进行对比检验,结果表明:土体弱非线性时二者计算出的峰值加速度误差绝大多数可以忽略,而土体为均值和强非线性时误差大多数可以忽略;二者与实测结果差异均只有少数可忽略,但SHAKE2000计算结果要好于LSSRLI-1;LSSRLI-1与实测反应谱存在较大差异和显著差异的几率要大于SHAKE2000,对土为强非线性情况尤为如此;二者计算出的土层剪应变多数情况相差小于20%,但LSSRLI-1计算出的剪应变普遍大于SHAKE2000,且个别工况下差异显著。

基于等效线性化方法的一维土层地震反应通用计算程序对比

基于等效线性化的一维土层地震反应计算是目前国内外普遍采用的方法,国外的SHAKE91、DEEPSOIL和我国的LSSRLI-1即是根据这一方法编制的通用计算程序。本文采用这3个程序进行了不同地震波、不同输入地震动幅值下不同场地类型的土层地震反应计算,并对三者的结果进行了全面的比较分析。结果表明:(1)SHAKE91和DEEPSOIL程序的计算结果完全相同;(2)当土层最大剪应变均采用时域计算时,LSSRLI-1程序的计算结果与SHAKE91和DEEPSOIL程序基本相同,但有微小差别,其原因是:在基于等效剪应变通过离散形式的剪切模量和阻尼比随等效剪应变变化的关系曲线确定等效剪切模量和阻尼比时,DEEPSOIL和SHAKE91采用的插值方法与LSSRLI-1不同;(3)当LSSRLI-1程序采用频域经验关系计算土层最大剪应变时,特别是在强地震动输入下得到的土层地表加速度峰值和加速度反应谱与另外两个程序的计算结果有差别,且土层最大剪应变随着输入加速度的增大出现较大的差别。因此,本文建议:当采用LSSRLI-1程序计算土层地震响应时,应使用程序中的时域解方法代替以往默认的频域经验关系方法。

非线性地震反应程序对比及其适用工况

详细介绍目前国内外较常用的3种场地分析程序(LSSRLI-1、SHAKE91、NERA),并运用这些程序对珠三角地区多个工程的钻孔进行场地分析,比较各程序得到的表层加速度反应谱,从而得出适合于各类工况的程序。

两种计算程序对弱非线性硬场地地震响应的计算比较

讨论了土为具有弱非线性的硬场地下两种程序LSSRLI-1与SHAKE2000计算土层地震动的异同性。以2个Ⅰ类、4个Ⅱ类场地构造土层剖面,输入3种不同类型地震波,对比分析后的主要结果为:Ⅰ类场地两个程序计算出的PGA十分接近,Ⅱ类场地PGA的差别平均意义上也可以忽略,但某些情况下差异较大;Ⅰ类场地两个程序计算出的反应谱差别很小,Ⅱ类场地反应谱存在差异,但变化范围不大;Ⅰ类场地中剪应变结果差异很小,而在Ⅱ类场地中差异变化范围很大;PGA相对差和反应谱相对差与剪应变相对差之间存在相关性;PGA、反应谱的差异很可能来源于两程序剪应变计算方法的不同。

软场地下两种地震反应分析程序的对比

LSSRLI-1与SHAKE2000是目前国内外等效线性化地震反应分析程序的代表。将LSSRLI-1和SHAKE2000对软土场地进行计算对比,比较加速度峰值、反应谱和剪应变,分析其异同,研究存在的差异及原因,讨论剪应变与加速度峰值和反应谱的相关性,以指导方法和程序的改进。研究结果表明：2个程序计算出的PGA和反应谱结果在某些情况下存在不可忽视的差异,大部分情况下SHAKE2000计算出的PGA要大于LSSRLI-1的结果,在0~3s周期段内大部分情况下SHAKE2000的反应谱大于LSSRLI-1的结果;2个程序计算出的剪应变存在较大差异,LSSRLI-1计算出的的剪应变明显比SHAKE2000大;2个程序计算出的PGA、平均谱值比相对差与剪应变相对差存在相关性,不考虑非线性下,两个程序计算出的地表加速度反应谱基本没有差异,计算地震动的算法应相同;但计算剪应变的结果不同,导致考虑土层非线性的迭代计算结果出现差异。

弱非线性下两种程序对不同类别场地地震反应的对比

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。

基于西昌地区强震记录的一维土层地震反应分析方法研究

利用西昌地区强震动观测台站在汶川特大地震中获取的强震观测数据,采用LSSRLI-1、DEEPSOIL7.0和SOILQUAKE三种程序计算出不同台站场地在同一强震记录输入条件下的地震反应结果,分析不同程序得到的峰值加速度(PGA)和地表加速度反应谱(Sa)的异同,并探讨其适用性。结果表明,LSSRLI-1和DEEPSOIL7.0两程序计算得到的地震参数结果相差不大,二者对PGA放大效应均不明显,放大系数集中在1.2~1.3之间,且反应谱在低频段和高频段未体现出强烈变化,整体呈现出一个“矮粗胖”的现象,皆与地表实测记录比较相差较大;而SOILQUAKE的计算出的地表峰值加速度和地表加速度反应谱都与实测值接近,明显反应出了土层的放大作用,放大系数集中3.46~3.66之间,因此,SOILQUAKE与LSSRLI-1和DEEPSOIL7.0相比可以较好地模拟西昌地区“汶川”特大地震中的地震结果。