场地条件对地面加速度峰值离散性的影响研究

本文在研究了数百个工程场地钻孔资料的基础上,选取和构造了209个有代表性的典型场地剖面,利用目前工程上广泛应用的一维等效线性化波动方法,进行了6种输入强度下(30gal、50gal、100gal、150gal、200gal、300gal)的场地土层地震反应分析。在计算时对每种工况均采用9条互不相关的基岩加速度时程作为输入地震波,同时用均方差来定量评估所得到的地面加速度峰值的离散性,发现计算结果离散性很大,其最大均方差为0.206,最小均方差为0.138,且离散性随基岩地震动输入强度的增大而变大,随场地类别的变差也变大。

土层地震反应分析的地面加速度峰值计算研究

针对不同的工程场地采用20组相互独立的基岩加速度时程作为输入地震波,对广东省307个项目的地震安全性评价中的662个地震钻孔剖面进行土层地震反应分析,用相对均方误差来定量评估所得到的地面加速度峰值离散值,发现地面加速度峰值的计算结果具有很大的离散性,最大相对均方误差为19%,平均相对均方误差为7.53%;地震基本烈度高的地区比地震基本烈度低的地区的相对均方误差大,场地类别差的比场地类别好的相对均方误差大;目前较为普遍地用1条或3条基岩加速度时程作为地震动输入是明显不够的,应适当地增加,对于高烈度地区和场地类别较差的场地更是如此,才能得到较为合理的地面加速度峰值。

云南地区地面峰值加速度衰减规律

根据云南地区的实测强震加速度资料 ,采用回归分析法研究了云南地区的地面水平、垂直峰值加速度衰减规律。共选取云南地区加速度记录 2 4 0条 ,进行了加速度衰减规律的统计 ,并把得到的结果与前人的结果进行比较分析 ,提出更适合云南地区地震地质特征的加速度衰减规律。

软土层几何特性与剪切波速对场地峰值加速度的影响

软土层对场地地震动的影响一直以来是地震工程学的研究重点。本文应用一维真非线性场地反应分析方法,对某单层匀质场地内软土层的几何特征(厚度与埋深)和剪切波速变化对地面峰值加速度的影响进行了数值分析。研究结果表明:软土层的存在使得场地加速度幅值分布在软土层处发生突变,随着软土层几何特性和剪切波速的不同,这种突变可能使得地面峰值加速度增大或减小;存在一个由软土层厚度、埋深和相对剪切波速三个参数构成的临界状态面,当软土层的状态位于临界面以内时,软土层对地面峰值加速度起放大效应,且加速度效应系数随着上述三个变量的增大表现出先增大后减小的变化规律;当软土层位于临界面以外时,其对地面峰值加速度起衰减效应,加速度效应系数随着上述三个变量的增大而减小。根据算例的参数分析建立了其临界面方程,并提出了估计软土层加速度效应系数的经验公式,可为类似问题提供参考。

拟合反应谱峰加速度和峰速度的人造非平稳地震动

为满足重要工程对设计地震动的需要,文中研究了一种考虑场地附近天然地震记录数据相位非平稳特性、同时拟合S0A(T)、PGA和PGV的人造地震动技术,并以新疆玛纳斯县城区基岩场地为例,利用该区域强震记录提取的天然地震动非平稳相位,进行了非平稳人造地震动的合成。研究成果可为拟合反应谱人造地震动的工程应用提供参考。

日本和台湾近场区地面旋转运动研究

受测量仪器限制,地面旋转运动直到过去10年才被观测到.在远场区域,由大震引起的地面旋转运动的观测结果与经典弹性理论计算结果基本吻合.然而,在近场区域,Takeo(1998)和Liu等(2009)分别在日本伊东近海和中国台湾地区记录到的旋转运动远大于由安德烈斯断层台阵数据计算的类似震级的旋转运动.基于点源模型,我们推导了地面旋转运动的计算公式,可以直接计算测点处旋转运动的理论值,同传统的由台阵数据计算地面旋转运动的方法相比,具有计算量小、便于理解的优势.重新讨论了峰值旋转速率(PRR)与峰值地面加速度(PGA)之间的相关度,修正了Lee等(2009)的研究,指出PRR与PGA不仅线性相关,理论上还是正比关系.这些研究结果可为近场地面旋转运动研究提供新的参考.

地面运动强度指标对RC桥墩地震需求的影响

强地面运动指标(IM)的选择对桥梁结构工程需求参数(EDP)的概率估计影响很大。文章分别采用峰值地面加速度PGA和峰值地面速度PGV作为IM,选择实际地震波并进行合理的调值,对一座RC桥墩进行非线性动力时程分析;结果表明,对于中等周期的桥墩结构,以PGA作为IM计算的EDP概率估计值离散度明显更大。因此应根据所分析结构的周期范围,选择不同的IM,通过合理的调值对EDP进行概率估计。

钢-混工字组合连续梁桥地震易损性及其影响参数分析

以一座3×40m钢-混工字组合连续梁桥为依托,通过SAP2000建立不同墩高、不同上部结构荷载及不同上部主梁截面等全桥非线性有限元模型。选取峰值地面加速度(PGA)作为地震动强度参数,以桥墩位移延性比为损伤指标确定了完全破坏、严重破坏、中等破坏、轻微破坏、基本完好等5种结构破坏状态,分析了不同PGA作用下的桥墩易损性。研究结果表明:对于钢-混工字组合连续梁桥,相同桥墩截面尺寸、同一峰值地面加速度(PGA)下,桥墩高度越高,各个破坏状态的超越概率越小,其破坏风险越小;在合理的上部结构设计前提下,增加上部结构荷载,会降低桥墩的抗震性能;相同的下部结构布置,上部主梁采用钢-混组合结构,其桥墩易损性破坏概率要比同跨径的钢筋混凝土T型梁桥小,抗震性能更优越。建议桥梁抗震设计时重点关注上述因素的影响。

地面运动强度参数对RC桥梁地震需求的影响

在基于性能的地震工程学(PBEE)中,建立概率地震需求模型(PSDM)时需要对桥梁结构的工程需求参数(EDP)进行概率估计。其中,强地面运动参数(IM)的选择对EDP的概率估计影响很大,因此需要正确选择IM。分别采用目前最广泛使用的结构第一模态周期弹性谱加速度(5%阻尼比)Sa(T1,5%)和峰值地面加速度PGA作为IM,选择实际地震波并进行合理的调值,对一座钢筋混凝土桥墩进行IDA分析,其计算结果表明:对于不同性质EDP的概率估计值,以PGA作为IM计算所得的结果明显偏于非保守,且离散度一般也更大。说明可以针对不同性质的EDP,根据地面运动强度的大小,选择不同的IM,通过合理的调值对EDP进行概率估计,可以更加精确、高效地建立PSDM。

时程分析中地震动记录的调幅方法研究

建筑结构时程分析应选取合适的地震波,进行调幅后再后续分析。《建筑抗震设计规范》规定应选取三组或者七组及以上地震动记录进行时程分析;美国ASCE7-16建议,在进行弹塑性时程分析时,至少选取11组地震动记录进行分析。目前常用的地震动调幅方法有地面峰值加速度(GPA)调幅法、有效峰值加速度(EPA)调幅法和均方误差(MSE)调幅法。本文采用上述三种调幅方法对某框架-核心筒超高层结构进行弹性时程分析,分析比较不同调幅方法下地震动平均反应谱与规范反应谱匹配度、地震动基底剪力与规范反应谱基底剪力的差异。结果表明采用MSE调幅方法选取的地震动的平均反应谱与规范反应谱在频谱特性上更加吻合,同时地震动的基底剪力也能满足国内规范的要求。

河谷地形的地震反应分析

震害现象显示在一些覆盖层很薄的基岩河谷山区地震动分布差异明显。为了厘清各形状要素的均质地形模型对地震动特性的影响,侧重分析了河谷坡角、坡高及不对称坡体等要素对均质体河谷模型的地震动(PGA)的影响。研究结果表明:河谷地形谷底内部的地面运动幅值在坡角40°～50°范围内达到最大值;在高坡角的河谷内波衰减比较慢,波形相对较复杂;在深宽比较小时,高频和低频脉冲的地面加速度峰值都呈现同样的变化趋势,且谷底地面各个位置PGA变化不明显,随着深宽比的增加,高频脉冲的地震反应变化复杂,出现谷底中心加速度幅值大于山脚;河谷的不对称形状对谷底PGA有影响,谷底PGA最大的位置靠近坡高小的一侧,且坡角大的一侧山脚附近谷底PGA要小一些,即坡度和高差越大,会很大程度地增加河谷两侧坡体的临空面,并增大地震加速度的放大系数,凸起地形对地震响应有放大作用,对它附近区域却有抑制作用,而且坡高、坡角越大,抑制作用越明显。

地表水下渗对典型黄土场地地震效应的影响

近年来,地表水下渗对工程地质灾害的影响逐渐被人们所关注,但是其对黄土场地地震动的影响还没有引起足够的重视。因此,选取典型黄土场地,分析了地表水下渗对地表加速度反应峰值及加速度反应谱的影响,旨在研究地表水下渗对黄土场地地面运动的影响规律。结果表明:随着地表水的不断下渗,地表地震峰值加速度及土层地震动放大作用都有减小趋势,地表水的存在一定程度上对地震动具有减震作用;但场地的特征周期都有增的趋势,反应谱平台范围越来越宽,使得地面上固有周期处于反应谱平台范围内的建筑都有较大的反应,尤其是与原始剖面(没有地表水)相比,地表水的存在对场地特征周期的放大作用最大可达1.5倍左右,这使得地面上更多的建筑都会有较大的反应。

单自由度体系地震残余变形分析及计算

地震残余变形是结构可修复能力的重要指标,准确分析结构的残余变形对于震后结构性能的评估与控制具有重要意义。基于对不同单自由度(SDOF)体系的弹塑性地震响应的统计分析,研究了不同参数对地震残余变形的影响,其中滞回特性、屈服后刚度、地面峰值加速度(PGA)以及最大弹塑性变形对残余变形的影响较大;同时结合理论分析提出了分别适用于弹塑性Kinematic滞回模型和Takeda滞回模型的残余变形简化计算方法。该方法是以先获得结构的最大弹塑性变形为基础的,能与传统的确定结构最大变形性能的抗震分析方法(Pushover方法)较好地结合。最后,以一钢筋混凝土单柱桥墩为例,详细阐述了所提出的方法进行单自由度体系结构的地震残余变形计算及震后结构性能评估的过程,分析表明基于Takeda模型的结构残余变形的计算结果偏于安全。

建筑结构抗震性能化设计的地震动参数与地震动记录选取

地震动参数的确定以及地震动记录的选取和调整,是建筑结构抗震性能化设计的核心问题之一。我国的地震动参数选取存在不协调,对地震动记录选取和调幅的规定也较笼统。针对有效峰值加速度(EPA)和峰值地面加速度(PGA)的关系进行了统计分析,给出了各场地条件下二者的回归关系,分析了EPA的两种定义,发现时程分析所用地震加速度时程的目标EPA和PGA值相差不大,可直接将EPA目标值作为PGA的目标值,对地震动加速度时程曲线进行线性调幅。给出了将抗规设计谱作为目标谱挑选地震动记录的流程,分析了不同调幅方法对选波结果的影响,给出了选波和调幅建议。分析了三种场地相关谱,给出了目标谱的选择建议,为《建筑结构抗震性能化设计标准》(T/CECA 20024—2022)中的相关条文提供了理论依据。

基于损伤指标和易损性曲线的圆形钢筋混凝土柱建模分析

为了解混凝土构件在地震等灾害工况下的整体损伤情况,针对圆形钢筋混凝土柱,建立非线性动力学分析模型,通过搭建结构试验体模型,对比理论分析与试验测试结果。在此基础上,建立了圆形钢筋混凝土柱体的损伤模型,基于Park-Ang损伤理论模型,给出圆形钢筋混凝土柱的地震损伤评估指标,并结合损伤指标进行试验体模型的易损性曲线的分析,根据圆形钢筋混凝土柱试体的易损伤曲线,可以很清晰看到不同的地面峰值加速度下,试体不同程度损伤的概率,有助于评估地震作用下,类似构件所造成的不同损伤程度和概率,从而进行对应结构的补强或经济效益补偿。

岩质边坡地震响应振动台试验研究

为了探究反倾岩质边坡在地震作用下的动力响应特性,对一个包含两组正交节理的二维反倾边坡进行振动台试验研究。试验考虑了不同动力参数如波型、幅值和频率对边坡动力响应的影响规律。研究结果表明,坡面水平加速度放大系数随相对高程的增加而增大,基本呈现非线性放大特征,越接近坡顶放大趋势越明显;随着波幅值的增加,加速度放大系数总体呈现増大趋势,但会受岩体结构和波型的影响;随着波频率的增大,加速度放大系数有增大趋势;波型对边坡动力响应有一定影响。该模型边坡在动力作用下主要表现为近坡表处剪切裂纹与张拉裂纹相互扩展并贯通,形成台阶式裂缝的破坏现象,坡体整体沿着节理面发生弯曲拉裂破坏。该研究具有一定的理论和实践意义。

地震波斜入射输入体系下坝后式厂房易损性分析

为了考虑地震波斜入射对坝后式厂房易损性的影响,通过斜入射SV波和P波波场叠加,在地表得到与实测地震动一致的设计地震动分量。同时为了考虑坝后式厂房的动力损伤,在程序中嵌入混凝土动力损伤本构,编写了可以考虑地震波斜入射体系的结构易损性分析程序。最后从太平洋地震工程研究中心(PEER)数据库中选取26条近场地震动数据,根据峰值地面加速度(PGA)对每条地震波进行调幅,以我国西南地区某坝后式厂房为工程实例,用增量动力学分析法计算了其上下游墙体在不同强度斜入射体系地震动作用下的易损性曲线。与传统垂直入射模式下的地震易损性曲线对比发现,传统垂直入射下的破坏概率较高,两种入射模式破坏概率最大相差26%。其中,坝后式厂房下游墙的破坏概率比上游墙大,最大相差可19%。因此坝后式厂房的抗震设计需考虑地震波斜入射的影响,并重点考虑下游墙部位的抗震安全性。

中孟基本风速及地震动主要参数对比

通过对中孟规范基本风速定义中的地面粗糙度类别、标准高度、重现期、时距等要素进行逐一对比分析,得出两国规范中基本风速定义的异同,并进一步探讨了两国规范间基本风速的转换方法。另外通过对中孟规范中的地面峰值加速度、地震超越概率、抗震设防目标等进行对比,进而提出了在孟加拉项目中如何将孟加拉规范的地震动参数转换为中国规范进行设计的建议。可为今后孟加拉项目的风荷载和地震荷载设计提供参考。

Newmark模型中同震滑坡饱和比率计算方法分析

地震发生后,为确定同震滑坡带来的危害,科学有效指导灾后重建工作,必须第一时间预测同震滑坡的易发性,其间,Newmark模型被国内外学者广泛应用。作为该模型的重要参数,同震滑坡饱和比率是指同震滑坡中饱和部分占总滑体厚度的比例,但目前尚无精确的计算公式。经过遥感解译及调查统计,本文建立中国九寨沟地震、芦山地震及日本北海道地震三场地震的同震滑坡数据库,结合地形、地质及地面运动峰值加速度等参数,统计并分析三场地震同震滑坡厚度与饱和部分占总滑体厚度的比例关系,探讨Newmark模型中同震滑坡饱和比率的计算方法。

2014年8月24日纳帕南部6.0级地震

2014年8月24日,美国加利福尼亚北部发生了MW6.0地震,震中位于纳帕（Napa）市西南-南9km处,纳帕市受此次地震影响较大。市中心记录的水平峰值地面加速度高达0.62g。继1989年洛马普列塔MW6.9地震后,此次地震是25年来加州北部遭受的最大地震。地震造成1人死亡,约200人受伤,