P波斜入射陡坎地形对地面运动的影响

针对陡坎地形,采用数值模拟方法,探讨了陡坎地形在P波斜入射时,入射角度θ、坡角α和入射方向变化等参数对地震波传播的影响。结果表明:(1)从陡坎底部到陡坎顶部,放大系数逐渐增大,而入射角度、坡角和入射方向没有影响。(2)入射角度θ一定时,无论地震波顺着陡坎方向(左)入射还是逆着陡坎方向(右)入射,陡坎上侧的放大系数大于陡坎下侧的放大系数。同时,放大系数随着坡角α的增大而增大。(3)坡角α不变,地震波顺着陡坎方向(左)入射时,x分量的放大系数随着入射角的增大而增大,z分量的放大系数则随着入射角的增大而减小。(4)地震波逆着陡坎方向(右)入射时,放大系数最大值基本在陡坎上侧边缘。地震波顺着陡坎方向(左)入射时,放大系数最大值并没出现在陡坎上侧边缘,坡角越大,偏离越大。(5)地震波顺着陡坎方向(左)入射时,x分量的放大系数比地震波逆着陡坎方向(右)入射时的大,z分量变化不大。

P波斜入射角对沉管隧道地震响应的影响

为了研究P波斜入射对沉管隧道地震响应的影响,以港珠澳大桥沉管隧道为工程背景,考虑上覆海水与海床、沉管隧道之间耦合作用,采用粘弹性边界和等效力的地震荷载输入方式,利用ADINA软件建立三维有限元模型进行地震响应分析。分析入射角为0°、20°、40°、50°、60°时P波对沉管隧道环向应力峰值(正应力峰值、剪应力峰值)和位移峰值的影响,结果表明:入射角为40°时,沉管隧道应力峰值最大;入射角为0°—40°时,隧道的应力峰值逐渐增大,入射角为40°—60°时,隧道的应力峰值逐渐减小;隧道截面4个转角处及隔墙与顶板、底板的连接处为隧道剪应力峰值最大处;隧道截面左侧剪应力峰值远大于右侧;隧道顶板正应力峰值最大,顶板的正应力峰值大约为底板的2倍;隧道截面左侧位移峰值远大于隧道截面右侧。

P波斜入射下海底沉管隧道地震响应分析

基于粘弹性人工边界理论,将地震波的输入转化为作用于人工边界的等效节点力来实现波动的输入.在工程分析软件上,建立了海底沉管隧道地震响应分析模型.通过在海水与海床接触位置设置流固耦合接触面来实现海水与海床的流固耦合动力反应.以大连湾海底沉管隧道为例,分析了地震P波以不同角度斜入射下海底沉管隧道地震响应的特点.结果表明:随着入射角的增加,水平位移峰值不断增加,竖向位移峰值不断减小;沉管隧道的应力状态由于入射角的不同表现出很大差别,最大主应力随着入射角的增加而减小,且集中在隧道底板和中隔墙的连接处.研究表明:地震波斜入射对沉管隧道的动响应影响较大,在设计中应予以重视.

地震P波倾斜入射下单面坡动力响应分析

地震诱发滑坡分布呈现“背坡面”效应的特点,表明地震波入射方向对边坡动力响应及失稳有巨大的影响,然而斜入射下边坡动力响应研究尚不充分.本文基于时域弹性波理论和黏弹性人工边界条件,利用FLAC3D内嵌的Fish语言编程实现了P波倾斜入射.通过对比算例与理论解,验证了P波倾斜入射方法的准确性.研究了简谐波、加窗简谐波及天然地震波对单面坡激发的动力响应,并以加窗简谐波为例探索了输入波频率与入射角影响下单面坡(坡高90 m)的动力响应特征.计算结果表明:由于输入波首尾速度非零的冲击效应,简谐波作用下坡肩位置波首与波尾段峰值加速度值超过中间稳定段的1倍以上.简谐波和加窗简谐波在坡表相同部位产生的加速度响应要强于天然地震波.加窗简谐波20°入射下,坡体水平向加速度分布随输入波频率变化较竖直向的显著;当输入波频率为10 Hz时,坡肩位置峰值加速度出现最大值,约为输入波幅值的3.33倍,此时边坡高度与边坡动力响应垂向放大的临界高度一致.频率为2.5 Hz的加窗简谐波在不同入射角下,边坡竖直向加速度分布的变化高于水平向;当入射角为60°时,坡肩位置峰值加速度出现最大值,约为输入波幅值的3.12倍.研究表明垂直入射时会低估地震波对边坡动力扰动的影响.

基于P波斜入射海相软土区螺旋桩动力响应分析

在地震频发地区,越来越多建筑使用螺旋桩作为基础,此桩型具有良好的抗震能力。通过建立三维有限元模型,基于黏弹性人工边界,把地震作用等效为边界结点上的作用力。该研究考虑动静边界转换的影响,最后建立了具有黏弹性边界的螺旋桩-土体三维模型。探讨了处于海相软土场地下,不同种类地震波、地震强度、入射角度和螺旋叶片个数对螺旋桩轴力、弯矩和动力p-y曲线的影响。结果表明,相比较于弯矩,入射角度对轴力和动力p-y曲线的影响较大。除此之外,地震强度对弯矩的影响较大,而地震波频率和螺旋叶片个数对其影响较小。不同地面峰值加速度(0.05g,0.10g,0.30g)时,随着入射角度的改变,螺旋桩受到最大和最小弯矩的差值从144.1 N·m增加到了891 N·m。通过该研究结论,不仅可以得出软土场地下螺旋桩-土体的相互作用关系,也能为螺旋桩抗震设计提供依据。

斜入射地震波下单层球面网壳土-结构相互作用及其地震响应分析

为分析斜入射地震波下单层球面网壳土-结构相互作用及其地震响应,采用等效节点力实现地震波输入,通过黏弹性人工边界处理无穷远辐射条件,分析了地震波类型、土体参数、入射角度等因素对单层球面网壳结构的土-结构相互作用及其地震响应影响。结果表明:单层球面网壳结构在地震波入射一侧出现翘起,网壳总体沿入射方向发生旋转,当P波斜入射时支座位移差最大达0.514 m,为网壳跨度的1/250。当P波斜入射时,软弱土情况下网壳顶点位移比中硬土和中软土大,顶点位移随入射角增大呈现先增大后减小的趋势;当SV波入射时,中软土情况下网壳顶点位移比中硬土和软弱土大,顶点位移随入射角增大而增大。斜入射地震波下,考虑土-结构相互作用后网壳顶点位移增幅最大达5.5倍,网壳外圈位移增幅大于网壳跨中增幅。

地震P波对圆形隧道最不利入射角研究

对于远场地震的抗震计算,一般选取地震动入射方向为竖直方向或者水平面方向;而对于近场地震,地震动是以一定倾斜角度向上传播的,地震动的入射方向不同,隧道的动力响应不同。文章建立三维模型,基于粘弹性边界理论,在有限元软件中以对模型边界施加节点力时程的方式模拟地震作用,实现地震动以不同的角度入射。计算P波(Superstition Hills地震)斜入射情况下角度变化对圆形隧道动力响应的影响。计算表明:地震动以不同角度入射时,隧道衬砌的相对位移、米赛斯应力、弯矩分布规律不同,且极值出现的位置随入射角度的变化而改变。这表明不同角度入射的地震动对隧道的破坏能力大小不同,根据圆形隧道在不同角度地震动作用下的响应剧烈程度,确定该P波最不利入射角度为30°。