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滨海软土场地地震反应分析研究

陈万山  
【摘要】:中国是地震多发的国家,同时也是地震受灾较为严重的国家之一。由于抗震设防不当对结构物造成破坏,尤其是东部滨海地区,经济发展迅速,人口密集度高,直接和间接造成的人民生命财产损失更是不可估量的。因此对滨海软土场地进行地震场地分析非常重要的工程和经济意义。地震场地反应分析方法大致可以分为传统的等效线性分析方法和非线性分析方法。等效线性方法是设定两个等效的剪切模量和阻尼比,参数少,而且简单,在小应变情况下分析结果比较合理;非线性方法考虑土体的非线性、滞后性等特性,参数较多,拟合方法不统一,但是计算结果更精确。 本文将从基本假设、采用的基本本构关系、基本原理对国内外常用的场地地震分析方法进行详细分析。同时在地震安全性评估工作中大量的实地钻孔资料以及对强震观测数据的基础上,结合土动力特性动三轴实验结果,以天津天津滨海场地为例进行系统的场地地震分析。天津滨海软土场地按表层土类别分布划分的湖沼相软土、冲积软土、海相软土、人工吹填土等不同类软土,选取其中具有代表性的场地用不同方法对地震场地反应进行分析。采用等效线性方法和非线性方法进行计算分析,对比两种方法对天津滨海软土的分析结果,并得出其适用条件和一般性规律,由此推广所有类似滨海软土场地的场地地震反应变化规律,为滨海软土场地的实际工程抗震计算提供合理化的建议。 (1)收集分析现有的国内外场地地震反应相关的的研究方法,对比分析对于场地地震反应分析不同方法,确定本文对于天津滨海软土场地地震反应分析采用等效线性分析方法和非线性分析方法。 (2)从原理上剖析地震场地反应分析方法所用的土体动本构模型,对比结果表明从阻尼比和剪切模量的拟合程度上,对土体进行非线性分析采用双曲线动本构模型更好。 (3)选取典型的滨海软土场地,整理土体条件参数以及由三轴试验得来的土体动力特性参数,以此为基础建立国际会议中心场地模型、天津文化中心场地模型、响螺湾场地模型、于家堡场地模型四个实际工程场地模型。 (4)将国际会议中心、天津文化中心、响螺湾、于家堡四个场地模型中出现的土层类别分别选出,建立一个虚拟工程场地模型。分别用MR、MRD、DC三种拟合方法对该模型进行非线性参数拟合,对比三种拟合方法拟合的结果,最终选择MRD为本文非线性参数拟合的拟合方法。 (5)对国际会议中心、天津文化中心、响螺湾、于家堡四个场地模型分别用等效线性计算程序FLUSH和非线性计算程序DEEPSOIL进行等效线性和非线性分析,对LomaGilroy地震波乘以比例系数进行人工比例放缩,得到8种不同地震动峰值,分别输入到四个场地模型中,一共进行64种不同工况计算。从地表反应加速度峰值、地表反应加速度反应谱、特征周期等方面对比分析计算结果,得出结论。


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