收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

场地非线性地震反应分析方法及其应用研究

丁玉琴  
【摘要】:地震是全人类共同面临的一个灾害问题。中国和意大利都是地震多发国家,同时也是受地震灾害影响较为严重的国家。场地地震反应分析是震害估计和抗震工程领域中的重要内容,在工程场地地震安全性评价中有着举足轻重的地位。20世纪60年代后,在大量试验数据和强震观测资料的基础上,研究学者发现了强震作用下土体会产生大应变从而导致非线性。于是,强震作用下土体的非线性特征开始逐渐引起国际岩土地震工程领域的关注。如何描述土体在地震荷载作用下的应力-应变关系一直是学术界关注的研究课题,土体动力本构模型的建立也成为土动力学中的前沿课题之一。然而,大多数非线性本构模型中的参数较多,参数的确定也较为繁琐,需要占用大量的计算机内存,不利于计算机实现。而在现有地震反应分析程序的实际应用中,相关参数的正确选取却缺乏依据,特别是对于程序的初学者以及缺乏经验的工程人员更是缺乏相对比较完善的参考资料和正确的指导,通过不同地震分析程序得到的地震反应的正确性和精确度值得商榷。此外,在工程实践中,剪切波速度呈逆向分布的特殊场地的研究没有得到较好的发展,这种独特的地层特征能够确定土层随着深度影响的复杂动力反应,会显著地影响土的表面运动和内部运动。在土壤的液化,桩基础设计和埋入式结构等许多岩土地震工程问题中有着实际意义。 针对以上问题,通过重庆大学与罗马大学的国际合作项目,作者在罗马大学联合培养学习期间,基于Giuseppe Lanzo教授等的研究基础,围绕场地非线性地震反应,主要做了以下几个方面的研究工作: ①场地地震反应分析的理论研究。论述了场地非线性研究方法、分析模型和非线性特性方面的研究现状,总结了场地地震反应分析中土体动力本构模型,反应分析方法和数值程序实际应用中存在的主要问题和不足。总结国内外学者在场地非线性特性方面的研究,场地非线性反应分析的模型和分析方法,针对土层对地震波的放大作用,重新推导了地震作用下的土层放大函数。介绍了场地地震反应的现行分析方法,即频域分析和时域分析中的等效线性化方法和非线性方法,阐述了各自的原理,并对实际应用中的优缺点进行评述和对比。 ②提出了基于双曲正切函数的土动力非线性本构模型。主要针对已有本构模型参数较多,各参数确定比较繁琐,不利于实际应用,且有时模型出现的不合理情况,从土体本构模型的一般构造原则出发,基于简单的双曲正切函数,根据其函数图像性质和具有双渐近线特征,通过函数的平移和缩放原则推导了土体非线性本构模型的骨架曲线和滞回曲线的双曲正切表达式,构造出基于双曲正切函数的土体动力本构模型,并把通过该模型得出的结果与现场实测数据进行拟合。同时,基于该非线性本构模型,采用直接积分的数值算法,编制了场地非线性地震反应分析程序,并将该程序应用于场地地震反应分析中,进行可行性论证。 ③应用频域和时域分析方法对场地地震反应进行计算分析。采用粘滞阻尼假定,详细探讨了时域分析中的几种Rayleigh阻尼矩阵形式。并通过国际岩土工程界广泛使用的五种数值分析程序,研究了怎样由Rayleigh阻尼表达式中由粘滞阻尼系数,即控制频率形成阻尼矩阵的问题,并以频域分析的结果作为精确解,对各程序的分析结果进行对比,对实际应用中不同程序相关参数的合理选取进行了归纳总结,提出相关建议。 ④实际中的土层都是置于弹性基岩之上,但是在数值计算中又常常假定基岩为刚性的。为了检验地震波的两种输入方式在不同计算软件中的精度和准确性,对半空间不同基底类型上的均质粘土层进行地震反应分析,讨论了不同数值计算程序中采用不同基岩假定的合理性,及所求出地震反应的准确性。 ⑤针对意大利中南部地区许多历史古迹中心具有剪切波速度逆向分布土层的特殊古迹场地,建立理想分析模型,并从意大利强震数据记录库SISMA中精选6组实测地震加速度记录作为输入地震动,结合不同土层剖面组合,通过改变不同土层的几何及力学参数,分析了该类型场地的地震反应。分析结果表明,土层的剪切波速度是确定土层地震反应的首要影响因素,两种不同性质土层的其接触面是薄弱面,在地震动作用下会产生很大的剪切应变。 通过本文的研究,形成了新的场地地震非线性反应分析方法,同时对已有数值程序的特征及相应参数选取进行了深入探讨,提出了相关的建议,这对于促进抗震工程的发展具有重要的学术指导意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 金星,孔戈,丁海平;水平成层场地地震反应非线性分析[J];地震工程与工程振动;2004年03期
2 赵崇斌;张楚汉;王光纶;张光斗;;用无穷元研究土层特性对场地地震反应的影响[J];水利水运工程学报;1988年04期
3 李天,李杰;具有随机参数的场地地震反应分析[J];岩土工程学报;1994年05期
4 黄雨;叶为民;唐益群;陈天聆;;上海软土场地的地震反应特征分析[J];地下空间与工程学报;2005年05期
5 唐亮;凌贤长;徐鹏举;高霞;张勇强;辛全明;;土体液化动力分析数值模型[J];哈尔滨工业大学学报;2010年04期
6 杨伟林,陈国兴,王志华;深厚场地上特大桥墩-群桩-土相互作用体系地震反应特性的二维和三维分析[J];地震工程与工程振动;2003年06期
7 高峰;陈兴冲;严松宏;;季节性冻土和多年冻土对场地地震反应的影响[J];岩石力学与工程学报;2006年08期
8 李英成;陈清军;;地震动非平稳性对深覆盖场地地震反应的影响[J];土木工程学报;2010年S1期
9 栾茂田;林皋;;场地地震反应非线性分析的有效时域算法[J];大连理工大学学报;1994年02期
10 高峰,严松宏,陈兴冲;场地地震反应分析[J];岩石力学与工程学报;2003年S2期
11 张立;陈清军;;场地地震反应的比较研究[J];四川建筑科学研究;2007年01期
12 卢华喜;;不同频谱特性地震动输入下的场地地震反应[J];华东交通大学学报;2007年01期
13 门楷;;论场地对地面震动的影响[J];青岛理工大学学报;1987年01期
14 楼梦麟;范么清;叶爱君;;苏通大桥初设阶段主桥场地地震反应计算[J];防灾减灾工程学报;2007年04期
15 刘国光;武志玮;徐有华;;某超高层场地地震反应及设计反应谱研究[J];广东土木与建筑;2010年06期
16 王志良;周根寿;韩清宇;;场地土层地震反应的粘弹塑性波动法分析及其规律[J];工业建筑;1980年06期
17 孙剑平,朱晞;考虑土非线性层状场地地震反应计算方法[J];岩石力学与工程学报;2001年02期
18 栾茂田,林皋;场地地震反应一维非线性计算模型[J];工程力学;1992年01期
19 严松宏,陈兴冲,高峰;多年冻土区场地地震动随机特性研究[J];岩土工程学报;2005年09期
20 席仁强;陈国兴;王志华;;覆水场地地震反应分析[J];防灾减灾工程学报;2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨正权;刘小生;赵剑明;赵军强;陈宁;刘启旺;;深厚覆盖层场地地震反应分析研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
2 王艳;刘晶波;;地震波斜入射时软土层对地震地面位移峰值的影响[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年
3 王艳;刘晶波;;地震波斜入射时软土层对地震地面位移峰值的影响[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年
4 彭艳菊;吕悦军;施春花;张力方;;北京平原区地震工程地质条件及地震效应[A];中国地震学会第14次学术大会专题[C];2012年
5 杨佑发;王一功;;倾斜基岩上的土-框架共同作用研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
6 刘晶波;杜义欣;闫秋实;;粘弹性人工边界及地震动输入在通用有限元软件中的实现[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年
7 彭承光;李运贵;卢邦华;;评估建筑场地地震效应需注意的工程地质问题[A];中国地震学会第七次学术大会论文摘要集[C];1998年
8 刘晶波;杜义欣;闫秋实;;粘弹性人工边界及地震动输入在通用有限元软件中的实现[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年
9 李铮;王国祥;程兴;;南京河西地区浅层土剪切波速特性研究[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年
10 李铮;王国祥;程兴;;南京河西地区浅层土剪切波速特性研究[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 丁玉琴;场地非线性地震反应分析方法及其应用研究[D];重庆大学;2010年
2 史大成;区域性场地地震动放大研究及应用[D];中国地震局工程力学研究所;2013年
3 谢忠球;各向异性介质中的场地微动理论及其应用研究[D];中南大学;2002年
4 刘必灯;断陷盆地及断层破碎带场地地震动效应[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
5 夏江;基于PC集群系统的场地地震反应并行计算研究[D];同济大学;2007年
6 杨宇;场地地震波动模拟中透射边界稳定性问题研究[D];中国地震局地球物理研究所;2011年
7 李帆;地铁隧道群对地震动的影响[D];天津大学;2008年
8 杨书燕;特殊地形上结构非线性地震反应的研究[D];天津大学;2006年
9 冯领香;断层场地对弹性波的散射[D];天津大学;2009年
10 李平;汶川特大地震汉源震害异常研究[D];中国地震局工程力学研究所;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 肖遥;场地地震反应分析方法的研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
2 陈万山;滨海软土场地地震反应分析研究[D];天津城建大学;2014年
3 陈卓识;季冻区场地地震响应规律初探[D];中国地震局工程力学研究所;2012年
4 陈丹;海洋特殊土层结构对场地地震反应影响的分析[D];中国地震局地震预测研究所;2010年
5 魏春龙;强震作用下“y”型地裂缝场地力学响应研究[D];长安大学;2012年
6 孔军;考虑场地放大效应的概率地震危险性分析[D];中国地震局地球物理研究所;2011年
7 李玲;小应变剪切模量附加衰减对场地地震动力响应影响研究[D];浙江大学;2013年
8 聂春晓;场地动力特性的地形效应研究[D];西南交通大学;2013年
9 栾极;设计反应谱场地放大系数和动力放大系数的研究[D];华中科技大学;2012年
10 刘强;地震场地响应分析及大型振动台试验研究[D];西南交通大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978