近断层地震动速度、位移峰值衰减规律的研究

在全球范围内选取6.0≤Mw≤7.6、震源深度H≤20km且断层距df≤40km的地震动速度和位移峰值数据,进行分组统计分析,确定了PGV和PGD的近断层研究区域分别为20km和15km。认为两水平分量为2条独立数据,在各自研究区域分别得到由366条PGV和265条PGD数据组成的数据库;其中水平方向分为硬土和软土2类场地,竖向只考虑土层场地,利用作者前文已提出的近断层地震动衰减模型和最小二乘法进行数据拟合分析,得到PGV和PGD随断层距和震源深度变化的衰减曲面,分析了水平、竖向以及竖向与水平比值的衰减规律。

拟合峰值位移与目标反应谱的人造地震动

提出了一种以绝对加速度反应谱和峰值位移为目标合成人造地震动时程的方法。该方法首先利用传统的频域内调整傅立叶幅值谱的方法生成以给定峰值加速度APG、反应谱ST(ω,ζ)和强度包线为目标的初始加速度时程a(t);然后利用在时域内叠加窄带时程的方法来进一步调整a(t)以使其峰值位移DPG逼近目标峰值位移DPTG,并且提高对目标反应谱的拟合精度。算例分析结果表明,该算法所得结果具有非常高的拟合精度。

地震动峰值位移和峰值速度对地下结构地震反应的影响

针对3类不同的典型场地条件下的单层双跨地铁车站结构,采用土-地下结构整体动力时程分析方法,分析了地震动水平输入时峰值位移和峰值速度差异对地下结构地震反应的影响。结果表明,地震动峰值速度差异对地下结构地震反应的影响,在硬土场地条件下较大,中硬场地条件下次之,软土场地条件下最小;地震动峰值位移差异对不同场地条件下的地下结构的地震反应无明显影响。

场地条件对地震动峰值位移的影响

通过分析美国的强地震记录,按照中国场地类型划分标准,把728条地震记录按照不同的震级、震中距、场地类别进行划分,分析了场地条件在东西、南北、竖直三个方向对峰值位移PGS的影响.在分析过程中发现,场地条件对PGS影响非常大,在小震级近场,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地值相差不大,在远场或者大震级时Ⅲ类场地值比相应的Ⅱ、Ⅰ类场地值大;随着震中距的增大,PGS值减小,随着震级增大,PGS值相应增大,表现出的规律性非常明显。各震级,各震中距,水平向PGS比相应竖直向值大很多,表现出的规律性比PGA、PGV稳定。

地震动位移峰值对斜拉桥地震反应的影响

根据同一加速度反应谱拟合了加速度峰值相同、速度峰值相同、位移峰值不同的两组地震动时程。以大跨斜拉桥的三维模型为例,在以上两组时程的激励下,应用有限元方法,对斜拉桥的地震反应进行了分析。计算结果表明:在弹性阶段,地震动位移峰值对斜拉桥的动力响应影响不明显;但当结构进入弹塑性阶段时,在位移峰值较大的一组地震动激励下,桥梁的墩底弯矩和塔顶位移会有更大的响应。

基于小波函数的地震动反应谱与峰值位移拟合方法

采用数值方法合成地震动时,除对反应谱拟合外,对峰值位移的拟合和天然地震动非平稳特性的模拟也具有重要的意义和工程应用前景。本文基于小波函数的拟合方法,提出了一种能够同时合成目标反应谱和峰值位移的地震动加速度时程。数值算例表明:该方法具有较快的收敛速度,可用较少的迭代运算实现对目标反应谱和目标峰值位移的较高精度拟合;相较于现有的其它拟合方法,由于所构造的小波函数具有时域局部特点,该方法合成的地震动能够较好地保留天然地震动的非平稳特性。

基于反应位移法的综合管廊抗震设计研究

综合管廊设计使用年限为100年,地震作用需按100年确定。采用规范值对任意设计使用年限的地震动峰值加速度计算式进行了验证。提出了Ⅱ类场地设计使用年限100年的地表水平向峰值加速度建议值,并采用理论值、地震安全性评价报告值进行验证,给出了场地地震动峰值加速度调整系数。提出了Ⅱ类场地设计使用年限100年的地表水平向峰值位移建议值和场地地震动峰值位移调整系数。采用反应位移法对单舱综合管廊进行抗震计算。结果表明,7度(0.10g)区Ⅳ类场地、7度(0.15g)区Ⅱ~Ⅳ类场地、8度(0.20g)、8度(0.30g)及9度(0.40g)区各类场地的地震作用组合内力大于静力荷载组合内力,起控制作用;各设防烈度和场地类别的结构弹性层间位移角和弹塑性层间位移角均满足规范要求。

中国强地震动位移衰减关系的研究

根据断裂力学破裂模式，发现峰值地震动加速度（PGA）、速度（PGV）和位移（PGD）均对构造环境剪应力场量值了τ0有强烈的依赖性．本文把了τ0值定量地引入到PGD的预测方程中，并同时考虑得到了PGD的优势频率fd对震级的依赖性.基于以上两点改进，从理论上寻出了PGD的预测方程（CLB98d）．用观测资料验证了此方程可用于震中距△＝10─250km范围内的Mw＝4─7．2地震．世界不同地区的τ0值会有差异，但对PGD的预测方程影响不大．

九寨沟7.0级地震地表地震动位移及静态位移的模拟研究

北京时间2017年8月8日21时19分在四川省阿坝州九寨沟县(北纬33.2°、东经103.8°)发生7.0级地震,给九寨沟景区造成了滑坡坍塌等地质灾害.本文利用Crust1.0资料和反演的震源破裂过程建立了研究区三维介质模型及三维震源模型,采用谱元数值模拟方法模拟了九寨沟近断层地表地震动速度时程,并与强震台站实际速度记录的低频做了对比,两种结果对比的一致性,验证了介质模型及震源模型的有效性.在此基础上近一步模拟了地表位移时间序列,获得了位移峰值PGD及静态位移的空间分布,分析并给出了九寨沟地震地表位移的主要运动特征.

长周期地震动的非弹性反应谱

根据长周期地震动的特性,选取139条长周期地震动记录,以分析结构动力参数和长周期地震动特性对长周期地震动非弹性反应谱的影响规律。研究结果表明:与常规地震动相比,恢复力模型和屈服后刚度比(η)对地震动非弹性反应谱中长周期段的影响较大,且场地土对非弹性反应谱的放大效应更为显著;相反,阻尼比(ξ)和位移延性比(μ)对常规和长周期地震动非弹性反应谱的影响规律较为类似。提出在建立长周期地震动设计谱时,应选取合理的恢复力模型和η,参考已有ξ和μ对常规地震动反应谱的影响规律,并针对不同的场地类型建立相应的设计谱;可以先建立某标准设防烈度的长周期地震动的设计谱,其他设防烈度的设计谱可用PGA_(设防)与PGA_(标准)的比值调整得到。

峰值速度和峰值位移对钢结构弹塑性地震反应影响研究

建筑结构在地震动作用下的破坏倒塌是引起人身伤亡和财产损失的直接原因。因此,深入揭示地震动特性,以便改进结构抗震设计,减小建筑结构在地震作用下的动力响应已成为当前工程领域的研究热点。然而,地震动本身是一个复杂过程,影响因素众多,地震灾害表明地震动振幅、频谱和持时是3个最有代表性的特征参数。但如果结构发生弹塑性地震反应,

空间相关多点地震位移输入峰值控制对结构非线性响应的影响

在空间相关多点地震动人工拟合中,一般控制大跨结构不同支撑点处的地震加速度反应谱及加速度峰值相同,而相应于不同支撑点处位移时程的峰值则是不同的。为了研究地震动特性及不同的位移控制条件对结构响应的影响,引入两种不同的包线函数分别模拟地震动强度或频率非平稳特性,并且按照控制不同支撑点处时程的加速度峰值或位移峰值相同,拟合了6组空间相关多点地震动;采用多点地震动加速度/位移输入模式,对三跨连续梁桥进行了非线性响应分析。结果表明:控制地震位移时程的峰值对结构的内力和位移响应有较大的影响,位移峰值越大,结构进入的非线性程度越深,得到的结构响应越大,且与位移时程的形状无明显相关性;以加速度反应谱和加速度峰值为目标的地震动拟合中,各支撑点处位移时程的峰值离散性比较大,为了保证结构的安全,空间相关多点地震动拟合中应控制位移峰值的最小取值;地震加速度时程的频率非平稳特性对桥梁位移和桥墩扭矩影响较大,如果仅考虑地震动强度非平稳特性,则存在低估结构响应的风险。因此,大跨结构抗震分析中应合理刻画地震动时间空间耦合特性、非平稳特性及位移输入的最小峰值,充分估计结构的非线性响应,以保证结构抗震设计的安全性。

地铁车站的强地震反应分析及设计地震动参数研究

进行了地铁地下车站的地震反应分析,探讨了地铁车站地震反应的主要影响因素,介绍了地面与基岩间峰值相对位移的确定及其在地下结构抗震设计中的应用,初步研究了地铁车站埋深对结构地震反应的影响。分析结果表明,地震引起的地基变形是影响地下结构动力反应的决定性因素,结构峰值变形反应与自由场峰值变形反应之间近似存在简单的线性关系;相对于设计基本地震加速度,地面与基岩间峰值相对位移(PGRD)对于地下结构抗震分析及设计是一种更为合理的设计地震动参数。

基于修正岩土体强度参数的简化纽马克位移法地震滑坡危险性快速评估技术

地震滑坡危险性评估可为震后应急响应等提供科学的决策依据。纽马克位移法可不依赖同震滑坡编目快速评估同震滑坡危险性。工程岩体物理力学参数是该方法的核心参数之一,但其赋值过于单一,难以反映复杂地质背景下岩体强度的空间差异性。针对上述问题,本文在分析地震滑坡影响因子的基础上,选择距断层距离、高程和距水系距离作为影响岩体强度的评价指标并建立岩体强度评价模型,获得区域岩体强度修正系数,进而修正传统方法的临界加速度。结合震后的即时地震动峰值加速度,采用简化纽马克位移法计算边坡累积位移,开展地震滑坡危险性快速评估,并以汶川M_(W)7.9地震的地震滑坡危险性评估为例验证本文方法。结果表明,相对于传统方法,本文方法划分的地震滑坡危险区与同震滑坡分布更加一致。

永久位移对隔震结构地震响应的影响分析

为分析永久位移型地震动对隔震结构地震响应的影响,文中对单层单跨结构有限元隔震模型分别输入永久位移型及非永久位移型地震动,以探究隔震结构在2种类型地震动输入下的地震响应差别。单层单跨隔震结构有限元模型的数值分析结果表明:相比较非永久位移型地震动,永久位移型地震动作用下隔震层加速度以及位移响应较大。当峰值加速度输入一致时,永久位移型地震动作用下隔震层峰值加速度相较于非永久位移型地震动增大约10%~30%;永久位移型地震动作用下隔震支座最大相对位移相较于非永久位移型地震动增大约10%~40%;随着2种类型地震动峰值加速度的增加,隔震结构同一隔震支座的最大相对位移差值呈现出增大的趋势。

地震动峰值位移对高拱坝地震反应的影响

本文研究地震动峰值位移对高拱坝地震反应的影响,为此选用根据水工规范设计反应谱拟合而成的峰值加速度及速度相同,而峰值位移不同的两组地震动时程(每组35条)作为输入。在显式有限元结合黏弹性人工边界的时域波动分析方法的基础上,以小湾拱坝为例,统计分析两组地震动分别按顺河向垂直入射时小湾拱坝的地震动力响应,探讨峰值位移对小湾拱坝–地基系统地震反应的影响。计算结果表明地震动峰值位移对坝体的主应力、顶拱拱端的拱向应力及拱冠梁底部附近的梁向应力均有较显著的影响,对于坝体顺河向位移也有较大影响。因此,对高拱坝进行抗震安全评价及设计时,应考虑地震动峰值位移的影响。

地震动峰值位移对单自由度体系非线性动力反应的影响

研究了在输入地震动加速度反应谱与峰值速度不变的条件下,地震动峰值位移对单自由度体系(SDOF)动力反应、尤其是非线性动力反应的影响。首先,利用在时域内叠加窄带时程的方法合成出加速度反应谱与峰值速度相同、但峰值位移相差2倍的两组人工地震动时程。其次,利用理想弹塑性SDOF体系的初始自振周期描述其刚度特性、利用屈服强度衰减因子描述其非线性力学行为的发展程度,通过比较体系在上述两组输入地震动作用下地震反应的差异,揭示了地震动峰值位移对体系弹塑性地震反应的影响规律:当结构非线性力学行为得以充分发展时,在输入地震动的反应谱与峰值速度相同的情况下,其峰值位移的增大将会显著增加较长周期结构的弹塑性速度与位移反应,而且这种增大效应对于位移反应而言更为显著。

爆破震动的模拟

在过去,预报和降低地层震动的工作均以观测地层速度峰值为基础。关于装药量与离震源距离之间的关系,引用了许多不同的经验式。联邦德国的联邦地质科学和自然资源研究所为此目的观测了150个采石场400多次生产爆破附近的震动情况,绘制了8000幅实际地震波曲线图,由此得出的震幅—距离关系和别人得到的关系表明参数离散很大。因此必须寻找其它方法描述爆破震动效应。

基于纤维模型的拱形断面地铁车站结构弹塑性地震反应时程分析

采用基于粘弹性静-动力统一人工边界的静-动力联合分析方法,并采用钢筋混凝土纤维模型程序THUFIBER模拟地铁车站结构,使用大型通用有限元软件MSC.Marc对北京市一座拱形断面结构型式的单层三跨岛式站台车站进行了水平向弹塑性地震反应时程分析。计算结果表明:结构边跨拱形顶板的中段、柱上端是水平方向加速度与位移反应强烈部位;柱是结构抗震受力最不利部位,且柱上端与下端所受轴力相差不大,但柱上端所受到的弯矩更大,这使得在强地震作用下,柱上端有可能在较大弯矩作用下先于柱下端破坏;拱形断面结构型式可以有效的减小作用在拱形顶板上的弯矩,而代之以承受相对较大的轴力,因此相对于矩形断面结构型式,拱形断面的受力要更合理和更有利。此外,数值分析结果还表明:相对于目前广泛采用的设计基本地震加速度,对地铁车站等地下结构进行抗震分析及设计时采用自由场地面与基岩间的峰值相对位移(PGRD)作为设计地震动参数更为合理和有效。

应用2类Newmark简易模型进行2008年汶川地震滑坡评估

本研究的目的是利用真实的汶川同震滑坡数据分别对利用Ia和PGA参数的2种简易Newmark滑坡预测模型进行定量评估分析。根据研究区的地形数据和区域地质资料,获得了研究区的临界加速度(ac)分布,利用基于全球地震动记录拟合得到的Newmark经验公式,结合汶川地震的Ia和PGA参数分布,获得了基于2个地震动参数的滑坡位移分布图。大体上,基于Ia参数的滑坡危险性评估结果略好于基于PGA参数简易模型的评估结果。基于Ia的评估结果能够更好地反映同震滑坡的宏观分布特征。然而,2种Newmark模型反演得到的滑坡面积要明显大于实际滑坡物源区的面积。这提醒我们基于当前岩性和地震动数据只能获得宏观区域的滑坡相对危险性。而通过更为准确的地形数据和输入参数,才能进一步提高预测位移结果的精确度。