基于软土场地实测记录的三种土层地震反应分析方法可靠性研究

软土场地地震反应计算分析方法是公认难题。以日本KiK-net强震观测台网中所有软土场地井下记录为样本,对传统等效线性化方法SHAKE2000、时域非线性方法DEEPSOIL和频率一致等效线性化方法SOILQUAKE三者在软土场地地震反应分析计算中的可靠性进行对比检验。检验工况包括KiK-net井下台网中地表峰值加速度不小于0.05 g的所有水平软土场地的总计309台次的加速度记录,涉及24个台站,土层厚度28 m～240 m,地表峰值加速度范围0.050 g～0.580 g。对比结果表明:烈度6度和7度偏下(地表PGA在0.12 g以下)的较弱地震动下,对三类、四类和巨厚场地,SOILQUAKE、SHAKE2000和DEEPSOIL三个方法计算结果相差不大,与实际记录较为接近,皆可采用;烈度7度中上以上(地表PGA在0.12 g以上)的较强地震动下,无论是三类、四类和巨厚场地,DEEPSOIL和SHAKE2000计算出的地表PGA和反应谱较实际记录偏小,且随地震动强度增加差距急剧增大,甚至小于井下输入,而SOILQUAKE计算出结果与实际记录基本相当,可体现出软土场地放大作用,也证明了频率一致等效线性化方法的有效性。

硬场地实测记录下几种土层地震反应分析程序可靠性对比

以日本Ki K-net强震观测台网中硬场地井下记录为样本,对传统等效线性化方法 LSSRLI-1(频域)、SHAKE2000,时域非线性方法 DEEPSOIL和频域一致等效线性化方法 SOILQUAKE等几种计算程序在硬土场地地震反应分析中的可靠性进行对比检验。检验工况包括Ki K-net井下台网中地表峰值加速度不小于0. 05g的水平硬场地的总计344台次的加速度记录,涉及5个台站,土层厚度6~50m,地表峰值加速度范围0. 050~0. 805g。结果表明:认为硬土场地以往计算方法能够体现土层放大的认识是片面的,在中强地震动情况下,现有流行方法计算出的地表响应会偏小,强地震动下会严重偏小,会给工程抗震设计提供偏于危险的输入;硬场地中烈度8度以下(地表PGA在0. 19g以下),SHAKE2000和DEEPSOIL、LSSRLI-1(频域)计算结果与实际记录差距可以接受,但烈度8度以上,计算出地表响应均较实际记录明显偏小,且随地震动强度增加差距急剧增大;硬场地中,无论何种烈度,SOILQUAKE16计算的地表加速度响应与实测相当,可体现出土层放大作用。

巨厚场地三种土层地震反应分析程序对比检验

利用日本Ki K-net强震动观测台网数据库中巨厚土层的井下地震记录,对新研发基于频率一致等效线性化的一维土层地震反应计算方法 SOILQUAKE16以及当今国际上两种代表性一维土层地震反应计算方法 SHAKE2000和DEEPSOIL5.0在巨厚场地的可靠性进行对比检验。检验工况包括了土层厚度分别是215 m和148 m两个台阵,取其中地表峰值加速度不小于0.02 g的60台次水平地震加速度记录,地表峰值加速度范围为0.024~0.425 g,加速度峰值放大系数2.76~4.01。对比检验结果表明:烈度6度和7度偏下的较弱地震动下,SOILQUAKE16、SHAKE2000和DEEPSOIL5.0四个方法结果精度相当,计算出地表PGA与加速度反应谱均与实际较为接近,此时几种方法皆可采用;烈度7度中上、8度和9度的较强地震动下,DEEPSOIL5.0和SHAKE2000计算出的地表PGA较实际记录偏小,且随地震动强度增加与实测结果差距急剧增大,甚至小于井下输入,加速度反应谱"矮粗胖"不合理现象严重,不宜采用;而SOILQUAKE16计算出的地表PGA和反应谱均与实际记录相当,克服了以上弱点,可体现出深厚土层的放大作用,建议采用。SOILQUAKE16计算程序现已通过网络平台http://www.soilquake.org.cn提供共享服务。