设定地震场地相关设计反应谱的研究

我国现行国家标准《水工建筑物抗震设计标准》(GB 51247—2018)规定,场地相关设计反应谱宜采用与基于《工程场地地震安全性评价》(GB 17741—2005)的设计地震动峰值加速度相应的“设定地震”确定。为便于工程技术人员理解和应用,本文进行了确定设定地震内涵和步骤的高级科普性阐述,将按《〈水电工程水工建筑物抗震设计规范〉(NB 35047—2015)设定地震确定场地相关设计反应谱补充说明》,以“最大发生概率原则”的确定方法加以说明。我国缺乏直接由强震记录统计的加速度反应谱衰减关系,权且采用美国“下一代衰减关系(NGA)”,其中涉及到震中距和断层距的转换,本文对转换过程进行了进一步论述,以期形成共识。此外,考虑到不同“NGA”衰减关系给出的加速度反应谱差异较大,提出确定设定地震反应谱的新思路。建议汇集已有岩基上较近距离的实测强震记录的反应谱资料,对其按震级和距离进行适当分档,然后插值确定设定地震的场地相关设计反应谱,这样既可以免除当前我国缺乏反应谱衰减关系的困难,还能使确定场地相关设计反应谱的过程大为简化和合理。

溪洛渡拱坝设定地震及场地相关反应谱研究

合理确定地震动参数是高坝抗震安全评价的先决条件。基于《水电工程水工建筑物抗震设计规范》(NB 35047—2015)关于抗震设防类别为甲类的工程设计反应谱规定,本文开展了溪洛渡水电站设定地震及其场地相关反应谱研究。首先采用没有经过不确定校正的工程场地峰值加速度,确定了对场址地震动贡献最大的永善潜源,并在该区域内进一步确定设定地震;然后将发生概率最大的情景地震作为给定设防水准的设定地震;最后选用美国西部AS08反应谱预测方程,生成与设计地震和校核地震对应的场地相关反应谱。研究成果可为进一步开展基于真实动力工作性态的溪洛渡拱坝抗震研究提供基础,并可为同类工程抗震安全评价提供借鉴参考。

高速铁路高架桥周围场地振动反应谱分析

基于达朗贝尔原理、无限周期结构理论以及具有完全匹配层的薄层法-容积法建立了高速列车-周期性桥梁结构-群桩基础-地基土动力相互作用耦合模型,提出了一种半解析-半数值方法以预测和评价高架轨道交通引起的周围场地振动,并对该方法进行了程序实现及有效性验证。进一步提出了场地振动反应谱的概念,并通过算例分析了不同行车速度、场地卓越周期以及地表不同接收点的场地振动反应谱特性,进而得到高速铁路周围环境振动基于规范容许值的阈值范围。研究结果表明,场地地面不同接收点的垂向位移最大值和振级响应均随场地卓越周期的增大而呈增大的趋势,但振级响应在局部位置处出现了放大现象;以地面位移最大值为指标的场地振动反应谱能反映振动的变化速率,而以总体振级VLz为指标的场地振动反应谱则能反映场地卓越周期、与桥墩中心线距离以及行车速度对场地振动响应的局部特性,因此在场地反应谱中对评价指标的选取应综合考虑。本文所提出的场地反应谱和振动阈值图不仅可以为拟建构筑物提供满足不同振动限值所需的距离参考,而且可以为既有构筑物受到的高架轨道交通环境振动影响进行评价。

基于设定地震场地相关反应谱的高土石坝抗震安全评价

结合最新颁布的《水电工程水工建筑物抗震设计规范》(NB35047—2015)中关于甲类设防重大土石坝工程设计反应谱的规定,重点研究了基于设定地震的场地相关反应谱和一致概率反应谱确定的动参数下高土石坝的动力反应特征。通过240m高长河坝高心墙堆石坝在两种不同反应谱下设计和校核地震动下的计算分析发现一致概率谱得到的坝顶动力响应加速度、动位移、永久变形、坝坡安全系数和塑性滑移等关键安全评价指标均高于场地相关反应谱的结果,进而探讨了两种反应谱对长河坝高土石坝工程极限抗震能力的影响,计算结果表明采用基于设定地震的场地相关反应谱得到的坝体的极限抗震能力明显高于一致概率谱,采用一致概率谱得到的地震动参数进行长河坝抗震设计和抗震加固措施研究易得到较保守的结果。

场地相关设计反应谱特征周期的统计分析

利用近年来的工程场地地震安全性评价和地震小区划工作的成果 ,对上述工作中得到的场地相关反应谱的特征周期取值进行统计分析 ,并收集现有的强震记录计算其反应谱 ,将上述两个结果同两个版本的抗震设计规范 (GBJ11 89和GB5 0 0 11 2 0 0 1)中的规定进行比较。发现上述两本规范中的特征周期取值在不同程度上小于实际场地情况的统计平均值。其中 ,虽然GB5 0 0 11 2 0 0 1规范相对于GBJ11 89规范更加接近实际场地的情况 。

基于设定地震确定重大水电工程场地相关设计反应谱

重大水电工程设计反应谱的合理确定是工程抗震设计的基本前提。本文提出基于场地地震安全性评价给定的输入参数、衰减关系和设计地震动加速度值,依据发生概率最大的原则和潜在震源中主要发震构造来确定设定地震的震级和震中距的方法。由设定地震计算场地相关设计反应谱时,建议采用不经烈度转换的反应谱衰减关系。实例分析表明,本文方法所确定的设定地震及场地相关设计反应谱较为合理,能满足重大水电工程抗震设计需求。

典型场地的地震动参数特性和设计反应谱

为研究含软弱夹层场地土的地震动参数特性和设计反应谱的确定方法,在1个典型场地剖面的基础上,另外构造了2个剖面。利用一维等效线性化方法,计算了3个剖面的地震动参数,确定了场地相关反应谱标准谱,分析了软弱土层对场地相关反应谱的影响。通过与另外两个剖面场地相关反应谱和2010规范谱的比较,最后给出了含软弱夹层土典型场地设计反应谱的建议:小震按照典型场地场地相关标准谱;大震和中震的短周期段按照2010规范谱,长周期段按照场地相关标准谱。

基于设定地震场地相关反应谱的面板堆石坝动力计算

结合NB 35047-2015《水电工程水工建筑物抗震设计规范》,重点研究了基于规范标准设计反应谱、场地反应谱及设定地震的场地相关反应谱确定的动参数下面板堆石坝坝体的动力响应。依托于某面板堆石坝,计算了在上述三种反应谱下坝体的加速度响应、动位移、永久变形、坝坡塑性累计滑移量等指标。计算结果表明:采用设定地震的场地相关反应谱得到的坝体抗震各项指标均高于规范标准设计反应谱和场地反应谱,采用规范标准设计反应谱和场地反应谱确定的动参数进行面板堆石坝的抗震计算结果偏于保守,为面板堆石坝的抗震计算及设计提供参考。

乌东德水电站设定地震及场地相关设计反应谱研究

乌东德水电站坝址地震地质条件复杂、基本烈度高、防震抗震问题突出。为合理评价乌东德大坝等抗震设防类别为甲类的重要建筑物抗震安全性能,采用了概率法和确定性方法相结合的设定地震方法,结合工程场地地震安全性评价给定的输入参数、衰减关系和设计地震动加速度值,依据发生概率最大的原则和潜在震源中主要发震构造,确定了设定地震的震级和震中距,同时选用美国NGA中的AS08反应谱衰减关系,得到了与场地地震地质条件相关的加速度反应谱。结果表明:场地相关设计反应谱能真实反映坝址工程地震地质条件,其作为大坝抗震分析的依据是合适的。

基于数值模拟的设定地震场地谱时程拟合方法

本文将确定性数值模拟方法与地震动预测方程相结合,提出了一种重大水电工程场址设定地震的地震动时程生成方法。该方法基于场址设定地震,首先采用地震动预测方程确定场址的场地相关反应谱;其次建立包含震源和场址的场地模型,通过确定性数值模拟方法生成场址地震动时程;最后对生成的场址地震动时程进行调整,使其反应谱与设计谱相一致,用于工程抗震分析。这一方法生成的地震动时程既考虑了震源机制、传播路径以及局部场地效应等物理背景,又与场地相关的设计地震反应谱保持一致,为重大工程抗震分析与评价提供了一种新的思路。

山区建筑场地类别划分及地震反应有限元分析

山区建设项目在进行场地类别划分时,同一场地可能存在不同场地类别,影响到抗震设计参数的选取。首先对场地等相关概念进行了阐述,然后通过实例说明了山区场地类别划分,最后采用PLAXIS对不同场地类别上的结构进行了地震反应有限元分析,得到了一些有益的结论。

高混凝土重力坝整体抗震性能研究

建立了考虑实际地形、地质条件影响的整体重力坝有限元模型,分别以规范反应谱、场地反应谱为目标谱合成了设计地震、校核地震下共4条人工地震波,然后对该整体重力坝模型在4种工况下进行了时程动力分析,并对坝体关键部位的主应力按极限状态公式进行了强度验算,结果表明:在该设计、校核地震作用下,高混凝土重力坝整体抗震性能比单个坝段要强,坝踵垫层混凝土和上、下游折坡处材料抗拉强度均满足要求;坝趾的抗压强度也满足要求,并且具有较大的安全裕度;场地谱人工波的计算结果与规范谱人工波的结果很接近.