地震作用下二维场地模态叠加等效线性化方法

为快速进行多维场地地震反应分析,将模态摄动法和模态叠加法相结合,提出了一种非比例滞后阻尼二维场地的模态叠加等效线性化计算方法。在该方法中,根据原系统的模态分析结果,利用模态摄动法得到迭代刚度修正后新系统的模态,然后,采用模态叠加法实现非比例复阻尼体系运动方程中矩阵维数的降阶,形成广义坐标耦合和解耦的模态叠加等效线性化法,在此基础上,进一步讨论了阻尼矩阵耦合系数的影响。随后,以杭州某一工程场地为例,研究不同输入地震动幅值下,场地水平加速度动力放大系数随地震动幅值的变化规律,并与二维频域等效线性化计算结果比较,验证所提算法的精度和有效性。计算结果表明:采用广义坐标耦合的模态叠加法,不同地震动输入幅值下,计算误差均小于5%;广义坐标解耦方法所得地表加速度放大系数的计算误差随耦合因子的增大而增大;当地震动幅值小于0.1 g时,可采用强制解耦方法计算场地地震反应。从计算效率看,模态叠加等效线性化法和二维频域等效线性化法的迭代次数基本相同,但计算时间约为频域等效线性化法的一半。

采用二维场地模型确定设计地震动参数的实例及有关问题的建议

本文介绍了采用二维场地模型进行场地地震反映分析的实例,并就相关规范条文作出讨论,对如何修订规范条文提出了建议。

海湾深厚海床场地二维非线性远场强地震反应特征

人们早已认识到远距离强地震可能引起覆盖层深厚的沿海或盆地城市发生严重的地震灾害。以某杭州湾跨海通道为背景,建立跨海湾海床二维场地的精细化有限元模型,依据区域地震活动性,选取远场大地震井下记录作为海床基岩的输入地震动,考虑地震动特性、海床微地形特征、沉积土的空间异质性和非线性滞回特性,研究了远场强震引起的海床场地非线性地震效应特征。海床场地效应与海床微地形特征、沉积土的空间异质性和输入地震动特性密切相关。凹陷地表边缘、基岩隆起和凹陷部位及海床土软弱区域的场地放大效应显著,呈现出低频聚焦现象,且竖向地震反应更为明显。仅考虑水平向地震作用将显著低估海床非线性场地效应程度,水平向和竖向地震同时作用引起的竖向地震效应不应忽视。

广东省阳江抽水蓄能电站二维工程场址对设计地震动的影响分析

以广东阳江蓄能电站为例,通过建立可考虑二维复杂工程场地影响的显式有限元结合人工边界的计算模型,给出了二维复杂场地条件对该场地条件一维等效线性化结果的修正值。该分析模型除可以充分考虑二维复杂场地条件、计算效率非线性对场地的影响及吸能边界等多种因素外,还具有计算简单,结果合理等优点。

福州盆地地震效应特征的一、二维模型对比研究

基于ABAQUS软件的显式有限元并行计算集群平台,采用大尺度二维精细化有限元非线性分析法,数值模拟福州盆地基岩和地形起伏及土层分布的横向非均匀性对场地地震效应特征的影响,并与一维等效线性波传法的分析结果进行对比。结果表明:二维非线性模型能反映出盆地基岩起伏对地震动的聚焦效应及土层分布的局部横向非均匀性对地震波的聚集效应;一维分析给出的土层PGA放大系数随深度单调递减,二维分析给出的盆地土层峰值加速度呈现出随深度增加而非单调递减的特征;较之一维等效线性波动模型,大尺度二维非线性模型对地震波低频放大特性具有更好的模拟能力;应充分重视盆地微地形和土层结构的横向不均匀性所导致的地震效应特殊现象的存在对工程的不利影响。

黏弹性人工边界的地震波参考波场选取方法比较分析

土-结构动力相互作用分析需要引入人工边界对无限域进行模拟,黏弹性人工边界是目前常用人工边界之一。在使用人工边界时,作为地震波动输入的地震波参考波场选取很关键,不同参考波场选取方法的计算精度有很大差异。假定均匀半空间、成层场地、凹陷地形和含地下结构等4种二维场地模型,采用ANSYS有限元软件结合黏弹性人工边界计算工具,考虑SV波垂直入射和30°倾斜入射2种情形,分别对采用3种不同参考波场输入的计算精度进行了详细比较,结果表明:当土-结构动力相互作用计算模型的所有人工边界均选用自由场作为参考波场时,计算结果精度最高。