福州盆地结构性软土动阻尼比试验对比研究

以福州盆地广泛存在的3层结构性软土为研究对象,首先阐述了三者的沉积特征及常规物理力学性质,然后利用共振柱试验仪进行了一系列不同固结应力下动力试验,得到不同结构性软土在动荷载作用下的动阻尼比λ,通过数值分析给出其阻尼比λ与剪应变γ关系曲线,进而分析不同结构性软土试验结果的差异。试验结果表明:动阻尼比λ与剪应变γ关系与固结应力没有很强的相关性,在剪应变0.00001～0.01范围内三层结构性软土λ-γ曲线差异较大。试验成果为进一步了解福州盆地土层地震效应提供了可靠的数据,具有现实意义。

基于达维坚科夫骨架曲线的软土非线性动力本构模型研究

试验研究表明,上海地区软土的动力变形特性符合"应变软化"规律,可用达维坚科夫(Давидеков)模型描述。首先以达维坚科夫骨架曲线为基础,采用Masing法则,构造了土体加载、再卸载的动应力-应变关系滞回曲线,推导了达维坚科夫骨架曲线和卸载、再加载滞回曲线的增量剪切模量表达式。随后将土体动应力-应变关系曲线从一维推广到三维应变空间,基于FLAC3D提供的二次开发平台,编制了基于达维坚科夫骨架曲线和符合广义Masing法则的土体非线性动力本构模型计算程序,并且通过复杂加载路径验证了编制程序的正确性和合理性。以相关文献中的土体动剪切模量比maxG/G随剪应变幅值变化,以及阻尼比D随剪应变幅值变化的试验结果为依据,运用编制程序计算了不同剪应变幅值下的maxG/G-和D-曲线,并与文献试验结果进行了对比。研究结果表明,相比于工程上广泛应用的Hardin-Drnevich模型,基于达维坚科夫骨架曲线构造的本构模型所得到的软土maxG/G-和D-曲线能与试验结果更符合,进而验证了所建立的本构模型的合理性与实用性,其结果可用于上海地区软土场地的动力计算反应分析。

两种不同需求曲线的能力谱评价方法比较

在计算能力谱方法需求曲线时,考虑了基于结构等效阻尼比和R--μT关系2种对弹性反应谱的折减方式,并对结构进行非线性时程分析作为比较依据.结果表明,采用能力谱评价方法对多层结构进行抗震能力分析是可行的,在弹性范围,2种折减方式所得结果基本一致,进入塑性后,有较大差别.传统能力谱法考虑等效阻尼比低估了结构的变形,有较大误差,主要原因是等效阻尼比的计算假设和实际阻尼表现不符,由于R-μ-T关系的改进能力谱法和时程分析结果基本吻合,在对结构进行抗震能力评价时,采用考虑R--μT关系的改进方法可有效地提高精度,满足工程需要.

分级循环荷载下泥岩和砂岩的阻尼特性试验研究

为研究岩石在不同应力水平循环荷载作用下轴向与径向变形的应力应变滞后关系及径向阻尼比与轴向阻尼比的关系,在MTS815岩石力学试验系统上对饱和泥岩与饱和砂岩进行变幅分级循环荷载试验。研究结果表明:同一岩石在循环荷载作用下的径向滞回环与轴向滞回环形状保持一致;对于砂岩,在加载时应变相位超前于应力相位,在卸载时应变相位滞后于应力相位,由此导致滞回环加卸载段都呈下凸状;对于泥岩,在加载时应变相位同步或滞后于应力相位,在卸载时应变相位滞后于应力相位。应力幅值不变时,随着循环次数的增加,阻尼比趋向于稳定,应力幅值越大,阻尼比越大。泥岩的阻尼比大于砂岩的阻尼比,泥岩和砂岩的径向阻尼比都大于轴向阻尼比,且在循环加载的初始阶段,泥岩和砂岩的径向阻尼比增长速率较快。随着径向应变与轴向应变比的增大,径向阻尼比与轴向阻尼比的比值逐渐减小,两者之间的关系为线性关系。

基于对数骨架曲线的时域本构及其应用

土层非线性地震反应分析的等效线性化方法会严重降低某一中频段增大相应的高、低频段的地震动非线性效应,且土体的塑性变形影响无法体现,尤其软弱土层、薄覆盖层场地地震反应分析结果与实际观测不符。从一维土层场地时域非线性地震反应分析出发,提出一种基于G/G 0,λ-γ试验曲线确定的对数骨架曲线的函数表达式,其特点是渐近线上升较缓慢。基于Mashing准则,以加卸载转折点应力应变为参考应力应变点建立了对数动骨架曲线本构函数表达式。在此基础上,提出了基于对数动骨架曲线土体本构的交叠差分格式一维土层时域非线性地震反应分析方法,并以Microsoft Visual C++6.0为开发平台,自行编制了一维土层地震反应分析程序Soilresp1D,开展了于软弱土层、薄覆盖层场地和场地影响台阵场地的时域非线性地震反应计算分析。与基于双曲动骨架曲线本构的时域分析结果、等效线性化分析结果以及实际地震动观测记录对比,展现了提出的对数动骨架曲线本构的可行性及合理性。同时,对比结果表明,基于对数动骨架曲线本构的土层时域非线性地震反应分析方法适用于不同类型场地的地震反应分析,且尤其表现为对数动骨架曲线本构滞回圈较宽、阻尼比退化系数较大,更好地体现了实际土体的非线性和塑性特性。

Voight形式的阻尼模式研究

实际结构的阻尼特性很复杂 ,也很难确定。传统的粘滞阻尼概念使用方便 ,但由于先天的理论缺陷而限制了它的使用。本文试图拓展等效粘滞阻尼的理论 ,提出相当阻尼的概念 ,用实际可测量的相当阻尼去逼近实际阻尼 。

厦门砂土的动力特性研究

为了探讨厦门砂土的动力特性,对厦门金秋豪园场地的中粗砂和细粉砂做了一系列振动三轴试验,并对同一场地的含泥中砂做了4个共振柱试验。根据试验结果,确定了中粗砂与细粉砂的液化曲线和动本构关系,提出了相应的动孔压模型,得到了含泥中砂在小应变条件下动剪切模量和阻尼比的变化规律。

上海崇明综合深井土动力特性的试验研究

对取自上海崇明综合深井的12只原状土样进行共振柱、循环三轴联合试验,初步研究该地区黏性土的土动力特性,得到动剪应变γd在10^(-6)~10^(-2)范围内的Gd/G0~γd、D~γd关系曲线,根据试验所得关系曲线,分析黏性土强度参数的变化规律。研究成果对上海崇明地区各类工程建设的场地地震安全性评价工作具有一定的借鉴和参考价值,有利于该地区地震安全性评价工作的开展。