地震基岩面的选取对深厚场地地表地震动参数的影响

地震基岩面的选取对场地设计地震动参数取值的合理性有重要影响。以苏州城区的钻孔剖面为研究对象,选取剪切波速介于400~800 m/s的9个土层顶面作为地震基岩面,采用等效线性方法考虑土的非线性特性,采用一维波传法分析地震基岩面的选取对地表地震动特性的影响。结果表明：1地表峰值加速度PGA随地震基岩面剪切波速的增大而增大,PGA的增大幅度随输入地震动强度的增大而减小;2地表加速度反应谱放大系数？谱谱值也随地震基岩面土层剪切波速的增大而增大,且？谱谱值随输入地震动强度的增大而减小;对于中强地震的近场地震动作用,基岩面深度对周期小于1.0 s的？谱谱值的影响较大;而对于特大地震的远场地震动作用,基岩面深度对周期小于4.0 s的？谱谱值均有较大影响;3远场地震动作用时的？谱谱值明显大于近场地震动作用的？谱谱值;4取剪切波速不小于700m/s的土层顶面为地震基岩面较为适宜。

深厚场地地震响应中阻尼矩阵形式的影响分析

深厚覆盖土层地震响应时域分析中阻尼矩阵形式的选取十分重要。本文基于滞后阻尼比和振型阻尼比构造了6种不同的比例阻尼矩阵形式,研究其对深覆盖土层地震响应的影响。以上海某一实际深厚覆盖土层为算例,分别以人工合成基岩地震波、汶川地震时上海佘山记录的基岩地震波为输入,得到6种阻尼矩阵形式下不同深度处的土层地震响应,并以频域解为基准解进行比较。研究结果表明,阻尼矩阵形式对加速度结果的影响程度比位移结果要大,运用同一种阻尼矩阵形式所得结果误差和输入地震波频谱特性有关。地震波自身的频谱特征对阻尼矩阵形式的选取有一定影响,建议综合考虑地震波的频谱特征和场地土层特性来构建合适的阻尼矩阵以获得合理的结果。

深厚场地大型桥梁桩基础随机地震反应及可靠性分析

以苏通长江大桥主墩特大型群桩基础为研究背景,考虑地震动的不确定性,将地震激励作为平稳随机过程,采用随机地震反应分析方法,对深厚场地上群桩基础受上部桥墩荷载下的地震反应进行研究。土体动力非线性性能采用等效线性化方法考虑。由于桥墩惯性作用以及软土土层对桩身位移的约束作用,地震激励下桩身位移呈三角形分布。土体位移与土体和基础间距离有关,桥墩-桩-土相互作用对基础两侧1.5倍基础宽度的土体位移有较大影响。桩体内力反应结果表明,桩顶及桩身上部剪力及弯矩均较大,边桩剪力显著大于中间桩剪力。此外,基于强度破坏准则,对以桩身屈服剪力作为控制指标的群桩基础动力可靠性进行了分析。

苏州深厚场地等效剪切波速与计算深度分析

剪切波速是表征土体动力特性的重要参数,通常抗震规范将其作为场地分类的主要指标,但不同规范选取的计算深度有所差异。基于苏州研究区446个钻孔的波速实测资料,统计分析了相对于计算深度20m和30m的等效剪切波速v_(s,20)和v_(s,30)的相关性;依据中国规范、欧盟规范和美国规范给出的场地分类标准,比较了不同抗震规范下苏州研究区场地分类空间分布特征。结果表明:苏州研究区场地的vs,20和vs,30之间存在良好的线性关系,其线性回归分析的决定系数R^2为0.888;中国规范和欧美规范给出的场地分类空间分布的差异性明显,中国规范的Ⅱ类场地分布于研究区西部局部区域、Ⅲ类场地分布于整个研究区、Ⅳ类场地呈零星分布;欧盟规范的CEU类和美国规范的DUS类场地分布于整个研究区,而欧盟规范的DEU类和美国规范的EUS类场地主要分布于与东西向呈23°夹角的一个狭长区带内。

地震动强度对深厚场地振动特性的影响

选取实际工程中2个典型的Ⅲ类深厚场地,将输入地震动按不同比例放缩,得到峰值加速度分别为25、50、100、150、200、250、300、350、400Gal的地震动加速时程。利用一维等效线性化波动方法,研究地震动强度对深厚场地放大倍数、基本周期、特征周期及平台值的影响,以及场地基本周期和特征周期的变化关系。结果表明,随着地震动强度的增大,放大倍数降低,平台值增大、基本周期与特征周期线性增大,场地基本周期和特征周期呈现很好的线性关系。当地震动增强至一定水平时,场地特征周期远超过规范值。为保证结构的地震安全性,深厚场地设计地震动参数应该考虑地震动强度的影响。

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。

基于静力触探测试的深厚自重黄土场地湿陷性快速评价方法研究

湿陷性是制约黄土场地工程建设的最主要因素。针对黄土场地现场浸水试验测试时间长、成本高等问题,在兰州新区黄土场地和靖远黄河高阶地黄土场地进行静力触探试验,研究静力触探锥尖阻力、锥侧阻力沿土层深度的变化关系,并在现场取原状黄土试样进行室内湿陷试验,研究发现室内试验所测得的自重湿陷系数沿深度具有良好的线性关系,由此建立了静力触探所测锥尖、锥侧阻力与自重湿陷系数之间的联系,提出了一种通过静力触探试验结果快速评价黄土场地自重湿陷性的方法。基于上述方法,对兰州新区和靖远黄河阶地黄土场地其他点位的测试结果进行自重湿陷性评价,验证了该方法的可行性与准确性。

深厚松软场地卓越周期与地面峰值加速度的空间变异特征:以苏州为例

基于区域地震构造与活动性特征,苏州存在遭遇近场中强地震、中远场强地震和远场大地震影响的风险。根据250 m深钻孔信息与111个不同深度原状土样的动三轴试验结果,采用修正Matasovic本构模型描述土的动剪切模量折减和阻尼比增长特性是适宜的。基于393个钻孔的剪切波速资料,以剪切波速不小于700 m/s的岩土层为地震基岩,采用集中质量模型非线性分析法进行钻孔土柱地震反应分析,提出了场地卓越周期的弱震预测法,给出了场地卓越周期和地面峰值加速度(PGA)的空间变化特征:(1)在近场中强地震、中远场强地震和远场大地震的基岩弱震动作用下,场地卓越周期等值线图的空间变异性相似,但PGA放大系数等值线图的空间变异性与基岩地震动特性密切相关。(2)基岩峰值加速度小于0.1g时,PGA的大小主要取决于基岩峰值加速度;反之,基岩地震动频谱特性的影响不可忽略。

长江下游地区深厚软弱场地地震效应分析

以南京、盐城、常州、泰州、启东和上海的6个典型场地作为长江下游地区深厚软弱场地的代表,探讨了深厚软弱场地的地震效应特性。选用Taft、El Centro和Northridge地震记录作为输入地震动,将Taft、El Centro和Northridge地震波加速度时程的峰值水平分别调整为0.35 m/s2、0.70 m/s2、0.98m/s2,对6个场地进行了输入不同地震波、不同峰值加速度水平的54种组合的地震反应分析,并得出一些有意义的规律。

深厚软弱场地上城市大跨径桥梁地震安全对策研究

以建于深厚软弱场地上的某大跨径桥梁为例,研究了不同地震动强度下场地的地震动特征、地震动的空间效应以及不同冲刷工况下场地地震动效应的差异,分析了深厚软弱场地特定地震动效应对大桥安全性的影响,提出了工程建设不同阶段大桥的地震安全对策。

深厚软土场地中透镜体对上部结构地震响应的影响

工程场地中透镜体对地震动具有重要影响,但目前对该问题的研究比较少,尤其是深厚软土场地中的透镜体问题还鲜有研究。本文采用有限元-间接边界元耦合法,建立非线性土-结构动力相互作用模型,并对方法计算精度进行了验证。论文首先比较了弹性基岩模型和刚性基岩模型的差别,建议采用更接近实际的弹性基岩模型研究深厚软土场地中的透镜体问题。然后在考虑场地土体和透镜体介质非线性的基础上,系统地研究了深厚软土场地中透镜体宽度、厚度和埋深对上部结构地震响应的层间位移角、加速度及基底剪力的影响。研究表明,透镜体的存在可能会明显改变上部结构的动力响应,上部结构的动力响应可能会明显放大。透镜体宽度、厚度和埋深对结构动力响应均有很大影响。

深厚软土场地基岩地震动反演——以天津波为例

根据天津波地表加速度记录和相应实测场地钻孔资料,采用等效线性化方法模拟土体非线性,进行了深厚软土场地基岩地震动反演,研究了频率截断对深厚软土场地基岩地震动反演的影响,为天津波地表加速度记录提供了相应的基岩地震动输入。研究表明:不同截断频率情况下,反演得到的基岩地震动峰值和反应谱曲线形状均相差悬殊,但反演后再正演所得到的地面运动与原地表记录相比,加速度时程曲线形状和峰值大小、反应谱曲线形状和峰值大小均非常接近;可根据工程需要对地表加速度记录进行不同频率的截断,反演得到所需强度的基岩地震动。

深厚饱和软土场地中透镜体对上部结构地震响应的影响

工程场地中透镜体对地震动具有明显的影响,且饱和场地与相应干土场地的地震响应具有明显的差别,而目前对于深厚饱和软土场地中透镜体对地震响应的影响还鲜有研究。采用有限元-间接边界元耦合法,建立饱和场地中非线性土-结构动力相互作用模型,对深厚饱和软土场地中透镜体的宽度、厚度和埋深对上部结构动力响应的影响进行了系统地分析,并着重讨论了土骨架-孔隙水耦合作用的影响。研究表明,深厚饱和软土场地中的透镜体可能会明显改变上部结构的动力响应;透镜体的宽度、厚度和埋深对上部结构动力响应有不同程度的影响,且与干土场地中规律存在明显差异;土骨架-孔隙水耦合作用对上部结构动力响应的影响显著。

深厚软弱场地上相邻高层结构体系的动力相互作用分析

为探究相邻结构动力相互作用(Dynamic Cross Interaction,DCI)体系在地震作用下的反应机理,对上海地区典型深厚软弱场地上包含两相邻12层带桩筏基础框架结构的DCI体系以及只含单个上述框架结构的土-结构动力相互作用(SoilStructure Interaction,SSI)体系进行了三维整体有限元分析。计算中土体的动力本构模型采用等效线性模型,利用三维粘弹性人工边界作为土体的侧向截断边界。研究了两种体系在动力特性和地震反应等方面的差异,DCI体系比SSI体系具有更小的自振频率,其差异有随着阶次增高而变大的趋势;DCI体系中上部结构加速度反应一般要大于SSI体系中的结构反应,顶部几层的差异大于底部几层;与此相反,DCI体系中地基土的加速度反应小于SSI体系中的土体反应,其差异在土表附近土体最为明显,DCI体系中两结构相邻之间且处于中点位置上土体的加速度反应最大;DCI体系中上部结构各楼层位移及层间位移反应相比SSI体系的增大幅度分布比较均匀。结果表明,深厚软弱场地上的DCI效应对整体结构地震反应有着重要影响,是不容忽视的。

深厚软弱场地地铁车站基坑变形规律统计分析

基于某深厚软弱场地地铁车站狭长深基坑大样本实测变形数据,开展地下连续墙侧向位移与地表沉降统计分析,并与已有国内外学者对世界不同地区基坑的侧向变形和墙后地表沉降与基坑开挖深度的统计结果进行对比,结果表明:相较其他围护结构,地下连续墙具有整体刚度大的优势,在限制深厚软弱场地基坑变形方面能够得以充分发挥;基坑地下连续墙的侧移监测数据的离散性明显比墙后最大地表沉降的离散性要小,墙体位移数据监测可靠度更高;最大地表沉降与最大墙体侧移存在明确的比例关系,比例均值约0.9,且呈0.4~2.1间浮动变化趋势,深入分析知,此比例均值与浮动区间存在一定的关系,通常不随围护结构类型、基坑深度及基坑侧壁土质的改变而变化。

深厚淤泥质土腐蚀性场地给水厂结构设计研究

以江苏省滨海地区某给水厂工程为例,提出了在深厚淤泥质土腐蚀性场地建设给水厂需要解决的几个重要问题,包括桩基承载力和防腐蚀问题、带设备的建筑物室内地面沉降控制问题、场内管线的沉降控制问题以及伸缩缝处的防水措施问题,并针对每种问题提供了相应的处理方案,可供类似工程参考。

预应力管桩结合锚索支护体系在深厚淤泥场地基坑中的应用

预应力管桩结合锚索支护体系具有施工速度快、工程造价低、不影响地下室结构施工等优点,但其支护结构变形较大,通常应用于周边环境对基坑变形控制要求不高的地方。文章通过对广东江门某淤泥场地基坑工程进行条件分析,经过方案比选及设计验算,最终采用预应力管桩结合锚索支护体系,并在工程中成功实施,取得良好成效,可为类似基坑工程提供工程案例参考。

深厚软土场地基坑支护设计和施工的几点体会

本文介绍在深厚软土场地的深层搅拌桩重力式挡土墙设计中,采用改变挡土墙截面形状,桩位布置和适当放坡等方法以适应不同软土地层分布和周边条件。

苏州第四纪深厚沉积层一维等效线性和非线性地震反应对比分析

合理描述土体动力本构关系对场地设计地震动参数取值的准确性有显著影响。以苏州城区200 m深的钻孔剖面为研究对象,对比分析了一维等效线性波传分析法(ELA法)和基于修正Matasovic本构模型的多自由度集中质量非线性分析法(NLA法)给出的深厚场地地震反应,研究了基岩输入地震动特性和地震基岩面的选取对深厚场地地震反应的影响。结果表明:(1)随基岩地震动强度(PGA)的增大,ELA法给出的地表PGA呈单调递增的特征,而NLA法给出的地表PGA呈先快速增大后缓慢减小或几乎不变的趋势;(2)ELA法和NLA法给出的地表加速度反应谱(Sa谱)在短周期范围内存在明显差异,ELA法对基岩高频地震动具有显著的滤波效应,而NLA法对基岩高频地震动的影响表现为随基岩PGA的增大先放大后减小的特征;(3)随地震基岩面深度的增大,地表Sa谱的谱值呈现出稍许增大的趋势,但对周期T<0.1 s部分,NLA法给出的地表Sa谱的谱值则呈现出稍许减小的现象;(4)中、大震作用下,地表地震动持时不仅与基岩地震动特性有关,还与地震反应分析方法和地震基岩面的选取密切相关,NLA法能更合理地反映基岩地震动强度和上覆土层厚度对地表地震动持时的影响。

深厚黄土地基浸水湿陷变形及竖向土压力作用分析

黄土地基浸水后的湿陷变形对黄土地区的工程建设具有重大影响,但以往研究对深厚黄土地基土浸水过程的湿陷特性及其土压力变化规律研究不够充分。以中兰铁路兰州新区南站某场地为例,开展现场浸水试验,对深厚湿陷性黄土场地的地表位移及地基深层湿陷变形进行监测,同时埋设土压力盒,对浸水湿陷过程中地基土的竖向土压力的变化规律进行分析。研究结果表明:(1)该深厚黄土场地最大湿陷下沉量在150 cm左右,浸水范围10 m以外的地表基本不发生湿陷下沉;(2)根据深层沉降测试结果可知,0~15 m深度范围内该黄土地基为强湿陷土层,湿陷量达到120 cm左右,占整个场地湿陷量的80%以上,24 m深度以下地基土不发生湿陷,为非自重湿陷土层;(3)根据土压力监测分析,15 m深度以上的地基土浸水后土体结构完全溃散,测试得到的土压力即为上覆土体的自重压力,15 m深度以下的土体浸水后虽产生一定的湿陷下沉,但土体结构未发生完全破坏,对上覆自重荷载仍具有一定的支撑作用。研究结论可为中兰铁路后期工程及兰州新区的建设提供一定的技术参考。