基于ANN和GIS耦合模型的场地地震液化势评价系统研究

采用组件式 GIS(COMGIS)技术开发了结合 BP 神经网络分析模型的场地地震液化势评价系统,调用水平成层土地震反应分析程序 SHAKE91实现设定地震下地震动影响场的模拟。在 VB 下调用 Matlab 神经网络工具箱来完成场地地震液化势评价模型在 COMGIS 系统中的模块化;利用 GIS 技术对评价结果,即液化势等级进行空间复合,给出场地潜在的地层液化势空间分布图。研究表明,SHAKE91应用程序在系统菜单下可直接调用,实现地震动影响场计算的模块化;BP 神经网络技术应用于场地地震液化势评价中能达到较为理想的效果;系统的 GIS 空间分析功能可使评价结果与场地信息进行空间匹配,实现目标场地潜在地震液化势的快速评估。

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。

等效线性方法在地铁车站抗震分析中的应用

地铁车站等地下结构的抗震设计离不开场地的地震分析,而一维等效线性化波动方法是土层地震反应分析的主流方法。该方法可以间接模拟土体的动力非线性,并能满足工程需要的精度要求。本文探讨了等效线性方法的有限元实现方法,并嵌入到ABAQUS的用户子程序UMAT数据接口。算例表明,此方法的一维场地地震分析与SHAKE91相吻合,符合实际规律并具有较高的计算精度和较快收敛速度。考虑土与结构相互作用,将等效线性方法应用于地铁车站的横断面抗震分析中,发现结构受力形式和滑移破坏与实际的震害观测资料吻合,与反应位移法的对比发现二者计算的内力分布差异较大,当按照传统拟静力方法抗震设计时,顶板的受力和设计应该引起足够的重视。此方法具有自身的优势,可以作为一种辅助手段运用于地铁车站等地下结构的抗震分析中。

地下结构抗震分析中若干土层模拟方法对比研究

动力时程在地下结构抗震分析中应用广泛,土体动力特性的准确模拟对动力时程分析结果有重要影响。介绍了Rayleigh阻尼和Hardin-Drnevich模型的基本理论,验证了等位移边界条件的有效性。从地表加速度响应和加速度幅值沿深度放大两方面,对比分析Mohr coulomb模型、Shake91、Rayleigh阻尼和Hardin-Drnevich模型在2Hz和8Hz正弦波作用下的响应结果。结合理论分析得出:静力Mohr coulomb模型对动力时程分析适用性有限;建议在地下结构抗震分析中采用场地基频与接近地震波主频固有频率计算Rayleigh阻尼参数;Hardin-Drnevich等粘弹性非线性模型比等效线性化方法更适用于地下结构抗震分析。