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
上海软土场地的地震反应特征分析

上海软土场地的地震反应特征分析黄雨;叶为民;唐益群;陈天聆【期刊名称】《地下空间与工程学报》【年(卷),期】2005(1)5【摘要】近年来的宏观震害资料和强震观测记录已经证明:场地条件不仅对地震动的峰值加速度和频谱形状具有重要的影响,而且与不同类型工程结构的地震反应和震害机理也具有相当密切的关系。
上海地区的第四纪沉积土层呈水平层状分布,基岩埋深可达300m左右,且浅部普遍发育有滨海沼泽相软土。
因此,上海地区上覆深厚、软弱的沉积土层,对场地的地震反应特性无疑具有重要的影响。
文章基于一维场地地震反应的等效线性化频域分析方法,建立了上海软土场地的动力分析模型,以El Centro地震波为例,重点分析了上海地区场地土的地震反应加速度反应和频谱特征。
研究表明,在7度抗震设防即场地地面峰值加速度(PGA)等于0.1 g的情况下,上海软土场地的地表峰值加速度具有放大特性,地表加速度的频谱组成具有低频放大,高频过滤的特征,地面运动加速度反应谱的卓越周期也具有向长周期方向移动的趋势。
【总页数】6页(P773-778)【关键词】场地地震反应;软土;等效线性模型;频域分析;上海地区【作者】黄雨;叶为民;唐益群;陈天聆【作者单位】同济大学地下建筑与工程系【正文语种】中文【中图分类】TU435【相关文献】1.天津滨海软土一维场地地震反应非线性分析研究 [J], 陈万山;赵瑞斌;吕丽华2.软土夹层厚度对场地地震反应特征影响研究 [J], 李美娟;夏雄3.软土覆盖层地震面波的地震动反应及台湾8级地震对上海高层建筑影响的估计[J], 徐永林4.饱和软土自由场地地震反应特性振动台试验 [J], 程学磊;崔春义;孙宗光5.饱和软土自由场地地震反应特性振动台试验 [J], 程学磊;崔春义;孙宗光;因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
岩土工程中的地震动力反应分析方法

岩土工程中的地震动力反应分析方法地震是一种破坏性极强的自然灾害,给建筑物和基础设施带来巨大冲击。
而岩土工程作为土壤与构筑物的相互作用学科,需要考虑地震动力对土壤和构筑物的影响,以确保工程的安全性。
本文将介绍岩土工程中的地震动力反应分析方法。
地震动力反应分析是一种用于评估地震荷载对土壤和构筑物的影响的方法。
它主要包括强震动输入、动力特性分析和地震响应分析三个步骤。
首先是强震动输入。
地震波是地震灾害中最重要的地震参数之一,它描述了地震时刻在空间中的传播特性。
根据实测或合成的地震波记录,可以建立合适的地震波输入条件。
常用的地震波模型包括等效线性模型和非线性模型。
等效线性模型简化了地震波的复杂性,方便进行地震动力计算;非线性模型则考虑了地震波传播过程中的非线性行为,适用于对构筑物进行更准确评估的情况。
其次是动力特性分析。
地震作用下的土壤和构筑物都具有一定的动力特性,包括固有周期、阻尼比等。
固有周期是结构物在不同震级下的自由振动周期,是评估结构抗震性能的重要参数。
对于土壤而言,它的固有周期往往较长,可以通过地震波分析或实测数据求得。
而构筑物的固有周期则需根据结构的几何形状、材料特性等进行计算。
阻尼比则描述了动力系统对振动能量的衰减程度,它会对地震响应产生重要影响。
常用的动力特性分析方法包括振型分析、频率分析和阻尼比计算等。
最后是地震响应分析。
地震响应分析是通过数值模拟方法,对土壤和构筑物在地震波作用下的动力行为进行分析。
其中,土壤的地震响应分析主要考虑了土体的应力、变形等参数,以评估地震对土体的影响。
而构筑物的地震响应分析则着重考虑了结构的位移、变形、应力等参数,以评估地震对建筑物的影响。
常用的地震响应分析方法包括减震分析、时程分析和频率响应分析等。
除了上述基本分析方法,岩土工程中还涉及一些特殊的地震动力反应分析方法。
例如,土体-结构互作用分析旨在研究土壤和构筑物共同受地震动力影响时的相互作用过程。
多场地动力分析考虑了不同地震动力参数对工程的影响差异,用于评估工程在不同场地条件下的安全性。
基于DEEPSOIL的软土场地地震反应研究

基于DEEPSOIL的软土场地地震反应研究张海;王震;周泽辉;尤红兵【摘要】软土场地地震反应分析是目前工程场地地震安全性评价中的重要组成部分,对场地设计地震动参数的确定具有重要意义.利用一维场地地震反应分析软件DEEPSOIL,可进行场地线性、等效线性化和时域非线性等多种分析,并可考虑孔隙水压的影响.笔者根据土层计算参数,编制了DEEPSOIL软件场地模型输入文件的自动生成程序,可高效、快速地完成对场地的建模.通过数值算例验证了DEEPSOIL软件的精度.同时通过对某典型Ⅲ类软土场地的地震反应分析,研究了拟合参数的敏感性以及等效线性化方法和时域非线性方法对峰值加速度和地表加速度反应谱的影响,并指出了等效线性化方法在分析软土场地地震反应中的不足.对于软土场地建议采用DEEPSOIL软件进行时域非线性分析,因为其参数简单并容易确定,适合建模快速和使用方便的要求.【期刊名称】《震灾防御技术》【年(卷),期】2015(010)002【总页数】14页(P291-304)【关键词】DEEPSOIL软件;等效线性化方法;时域非线性方法;软土场地;地震反应【作者】张海;王震;周泽辉;尤红兵【作者单位】天津城建大学土木工程学院,天津300384;天津城建大学土木工程学院,天津300384;天津城建大学土木工程学院,天津300384;中国地震灾害防御中心,北京100029【正文语种】中文软土场地地震反应分析是目前工程场地地震安全性评价中的重要组成部分,对场地设计地震动参数的确定具有重要意义。
软土场地地震反应分析主要采用频域等效线性化方法和时域直接积分的非线性方法(胡聿贤,2003)。
目前,采用等效线性化方法的软件主要包括:Shake91(Idriss等,1992)、EERA(Bardet等,2000)、LSSRLI-1(廖振鹏等,1989)、QUAD4-M(Hudson等,1994)、Flush(Lysmer,1975)等;采用时域非线性方法的软件主要包括:DEEPSOIL (Hashash等,2012)、NERA(Bardet等,2001)、DMOD2000(Matasovic等,2007)等。
基于DEEPSOIL的软土场地地震反应研究

研 究 了拟合 参 数 的 敏感 性 以及 等效 线 性 化 方法 和 时域 非 线 性 方法 对 峰值 加 速度 和 地 表 加速 度 反 应 谱 的影 响 ,并 指 出 了等 效线 性化 方 法在 分 析软 土场 地 地震 反应 中的不 足 。对 于软 土场 地 建议 采
用 DE E P S OI L 软件 进 行 时域 非线 性 分析 ,因为 其参 数 简单 并容 易 确定 ,适 合 建模 快速 和 使用 方
括 :S h a k e 9 1( I d r i s s 等 ,1 9 9 2 ) 、E E RA ( B a r d e t 等 ,2 0 0 0 ) 、L S S R L I 一 1( 廖 振鹏 等 ,1 9 8 9 ) 、 Q UAD 4 一 M ( H u d s o n等 ,1 9 9 4 ) 、F l u s h( L y s me r ,1 9 7 5 )等 ;采 用 时域 非 线性 方法 的软 件 主 要 包括 : DE E P S O I L( Ha s h a s h等 , 2 0 1 2 ) 、 N E R A( B a r d e t 等, 2 0 0 1 ) 、 DMOD2 0 0 0( Ma t a s o v i c
基 于 DE E P S OI L 的软 土场 地地震反应研 究’
张 海 王 震 周泽辉 尤红兵
1 )天 津城 建大 学 土木工 程 学院 ,天津 3 0 0 3 8 4 2 ) 中国地 震灾 害 防御 中心 ,北 京 1 0 0 0 2 9
摘要 软 土 场地 地 震反 应 分析 是 目前 工程 场 地地 震 安全 性评 价 中 的重 要组 成部 分 , 对 场 地设 计地
张 海 ,王震 ,周泽辉 ,尤红 兵 ,2 0 1 5 .基 于 D E E P S OI L的软 土场 地地 震 反应研 究 .震 灾防御 技 术 ,1 O( 2 ) :2 9 1 —3 0 4
软土层地震反应的若干探讨

软土层地震反应的若干探讨1.前言等效线性化方法是目前应用于地表土层地震反应分析较为常见的方法,最早由Idriss和Seed[1]提出,该方法根据一维剪切波的传播理论,采用等效剪切模量和阻尼比来近似计算场地土层非线性反应。
其假定沿水平方向土层的性质相同,各层土的剪切模量G和阻尼比通常根据等效应变确定,而=,其中是系数,是剪应变时程反应最大值。
由于等效线性化方法的迭代计算一般具有良好的稳定性,所以一直得到广泛的应用和推广。
在此基础上,一些后续研究人员如廖振鹏等也对等效线性化方法进行了进一步研究并分别提出来相应计算程序[2]。
相较于传统时域非线性分析方法,频域等效线性化方法在数据输入、本构理论支撑、数值计算稳定性等方面具有很大优势。
但是不可否认的是,由于传统等效线性化方法中的等效剪应变的折减系数一般取值为0.65,将该参数取值代入计算后发现,计算所得土层加速度反应峰值低于实际土层加速度反应峰值,其根源在于该取值忽视了地震反应中的高频成分。
本文基于上述工作基础,对传统等效剪应变的选取,如何使得土层对基底地震动输入中的高频成分产生滤波效应的原理进行探讨,初步提出一种频率相关的等效剪应变确定方法,使得土层地震反应等效线性化计算结果更趋合理。
2.传统等效线性化方法问题分析按照传统等效线性化方法确定等效剪应变,则其幅值明显大于时程中大多数剪应幅值,地震动的剪应变水平整体增大。
而等效线性化方法计算每层土体的动剪切刚度G和动阻尼比是依据动剪切刚度比和动阻尼比随剪应变变化关系确定的。
由图1[3]可以看出,等效剪应变>,因此;如果足够小,则显示土体实际处于线弹性状态,但由于等效剪应变的选取而使得计算结果显示土体已经进入非线性阶段,这样导致实际与计算不符。
即,土体动剪切刚度值降低,动阻尼比增加,由于等效剪应变的选取使得计算中土体过度软化,造成了地震动输入中的高频成分被土体严重滤波,因而导致了地震动作用下的土体动力反应降低,也即前文所说传统等效线性化方法低估了实际的地震动反应。
软土场地中不同Rayleigh阻尼模型的地震响应研究

软土场地中不同Rayleigh阻尼模型的地震响应研究
钟岱辉;孙文豪
【期刊名称】《山东建筑大学学报》
【年(卷),期】2022(37)2
【摘要】软土场地的地震响应研究对场地地震动参数的确定具有重要意
义,Rayleigh阻尼模型的选取对场地响应结果有较大影响。
文章基于一维时域非线性计算方法,针对国内Ⅲ和Ⅳ类软土场地,利用一维场地地震反应分析程序DEEPSOIL,分析了不同输入地震动作用下3种Rayleigh阻尼模型的场地地表加速度反应谱和地表峰值加速度的差异。
结果表明:3种Rayleigh阻尼模型结果的差异主要与振型频率的选择有关;随着输入地震动强度的增大,其在地表加速度反应谱谱值上差异逐渐加大,简化Rayligh阻尼模型的应用应与输入地震动的频谱特性相匹配;理论上扩展的Rayleigh阻尼模型更能真实地体现土体反应,且计算结果与完全Rayleigh阻尼模型在结果上的相差最大仅为6.8%,但计算效率偏低,在DEEPSOIL 的工程应用中仍然推荐使用完全Rayleigh阻尼模型。
【总页数】7页(P15-20)
【作者】钟岱辉;孙文豪
【作者单位】山东建筑大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU435
【相关文献】
1.不同阻尼模型对框架结构地震反应影响研究
2.辽东湾某海相软土场地地震动响应研究
3.软土场地中地铁地下车站对邻近高层建筑地震加速度响应的影响
4.软土地基盾构隧道地震动力响应振动台模型试验研究
5.控制两相邻结构地震动响应的Maxwell模型流体阻尼器优化参数研究
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软土场地概率地震反应谱的研究

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Ke r s r s o s p c r m ;s f s i st ;t r e d m e so a l t d s rb tv r b b l y wo d : e p n e s e t u o t o l ie h e — i n i n lp o ; it i u i e p o a i — i t y;c mu a i e p o a i t u l t r b b l y;f v i i t
反 应谱 理论 是 结构 抗震 设计 的一 个 重要 基础 理论 . 谓反 应谱 , 所 即是 单 质点体 系在 给定 地震 动作用 下
的最大反应 随其 自振周期变化的曲线. 按照质点体系是否进人塑性变形阶段 , 反应谱可以分为弹性谱和弹 塑性谱两类 . 反应谱 的概念是由美国学者 BoE 和 Ho se 在 2 世纪 4 l 幻 t u nr 0 0年代首先提出来 的,99 15 年
S e t u fS im i o o tS i ie p c r m o e s c f r S f o lS t s
W ANG a LI W e -e g , AN n — a Du n, U n fn BI Ro g y n
( c o lo vlEn ie rn Qig a c n lg clUnv r i , n d o2 6 3 S h o fCii gn eig, n d o Te h oo ia ie st Qig a 6 0 3,Chn ) y ia
系, 以供参 考.
1 地 震 动 记 录 的选 取 与分 组
本文所 采用 的地 震 记 录 来 源 于太 平 洋 地 震 工 程 中心 强 震 记 录 中心 ( E R N P E GA aa ae ht :/ D tb s , t / p p e. ek ly e u )在 NGA aa ae中分类选 取 了震 级 大 于 5 0级 的 9次 著名 地 震 , 选 出 1 9 erb r ee . d / . D tb s . 共 4 1条
软土地区地震效应勘查的测试内容

软土地区地震效应勘查的测试内容
软土地区地震效应勘查的测试内容是指在软土地区进行地震效应勘查时需要进行的测试内容。
软土地区是指土层为软土的地区,这种土层具有较大的压缩性和较小的抗剪强度,对于地震效应的响应较为敏感。
针对软土地区地震效应的勘查测试内容主要包括以下几个方面:
1. 地质勘查:软土地区的地质情况对于地震效应的响应具有重要影响。
因此,在进行地震效应勘查前,需要对该地区的地质情况进行详细的勘查,包括土层厚度、土层性质、地下水位等方面的情况。
2. 地震动力学试验:地震动力学试验是评估建筑物在地震作用下的响应情况的重要手段。
在软土地区进行地震效应勘查时,需要进行相应的地震动力学试验,以评估建筑物在地震作用下的响应情况。
3. 地基承载力试验:软土地区的地基承载力较低,对于建筑物的稳定性具有较大影响。
因此,在进行地震效应勘查时,需要进行相应的地基承载力试验,以评估建筑物在地震作用下的稳定性。
4. 建筑物结构试验:建筑物结构试验是评估建筑物在地震作用下的响应情况的重要手段。
在软土地区进行地震效应勘查时,需要进行相应的建筑物结构试验,以评估建筑物在地震作用下的响应情况。
5. 地震监测:地震监测是对于软土地区地震效应响应情况进行实时监测的重要手段。
在进行地震效应勘查时,需要进行相应的地震监测,以及时掌握建筑物在地震作用下的响应情况。
通过上述测试内容的实施,可以全面评估软土地区建筑物在地震作用下的响应情况,为工程设计和施工提供科学依据,保障工程安全。
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第27卷第5期2018年10月 自 然 灾 害 学 报JOURNAL OF NATURAL DISASTERSVol.27No.5Oct.2018 收稿日期:2018-01-18; 修回日期:2018-05-07 基金项目:国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项(2016YFE0105500);中央级公益性研究所基本科研业务费专项(2016A02) Supported by :Key Special Project of National Key R&D Plan,International Scientific and Technological Innovation Cooperation(2016YFE0105500);Sci⁃entific Research Fund of Institute of Engineering Mechanics,China Earthquake Administration (2016A02) 作者简介:王鸾(1993-),女,博士研究生,主要从事土动力学和岩土地震工程研究.E⁃mail:1286290758@ 通讯作者:汪云龙(1985-),男,副研究员,主要从事岩土地震工程、土工测试及地质勘察等方面的研究.E⁃mail:Wyl_iem@ 文章编号:1004-4574(2018)05-0012-08DOI押10.13577/j.jnd.2018.0502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王 鸾1,袁近远2,汪云龙1,王 克1(1.中国地震局工程力学研究所,中国地震局地震工程与工程振动重点实验室,黑龙江哈尔滨150080;2.香港中文大学工程学院,中国香港)摘 要: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0.05g 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28m ~240m,地表峰值加速度范围0.050g ~0.580g。
对比结果表明:烈度6度和7度偏下(地表PGA 在0.12g 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0.12g 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。
关键词:传统等效线性化方法SHAKE2000;时域非线性方法DEEPSOIL;频率一致等效线性化方法SOILQUAKE;地震反应分析;软土场地中图分类号:TU4;X93 文献标志码:A Reliability comparison of three kinds of seismic response analysis methods for soil layers in soft soil siteWANG Luan 1,YUAN Jinyuan 2,WANG Yunlong 1,WANG Ke 1(1.Institute of Engineering Mechanics,China Earthquake Administration;Key Laboratory ofEarthquake Engineering and Engineering Vibration of China Earthquake Administration,Harbin 150080,China;2.Faculty of Engheering,The Chinese University of Hongkong,Hongkong China)Abstract :Seismic response analysis of soft soil site is a difficult problem in seismic response analysis of soil ing the 309times records of underground seismic observation of Japanese KiK⁃net strong motion of network data⁃base,the three methods for calculating one⁃dimensional earthquake response analysis of soil layers in soft sites are verified.One of the methods is SOILQUAKE16recently developed and the others are SHAKE2000and DEEP⁃SOIL5.0used worldwide.The test conditions include seismic acceleration records of all soft soil sites with a surface peak acceleration of not less than 0.05g in the KiK⁃net network.The peak ground acceleration of these records be⁃·31·第5期王 鸾,等: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longing to24stations range from0.05g to0.580g.The results indicate that there are similar accuracies of the cal⁃culated values by the above three methods under weak ground motion and the calculated values are near to the measured values both in the peak ground acceleration and surface acceleration response spectra.In the moderate and strong ground motion,however,the calculated values by SHAKE2000and DEEPSOIL5.0are obviously lower than the measured values and the gap between the calculated ones and the measured ones increase with the increas⁃ing of ground motion intensity.By the contrast,the result of peakground acceleration and surface acceleration re⁃sponse spectra by SOILQUAKE16is close to the measured values,and can reflect the amplification effect of seismic ground motion in soft sites.Key words:traditional equivalent linearization method SHAKE2000;time domain nonlinear method DEEPSOIL; frequency⁃consistent equivalent linearization method SOILQUAKE;earthquake response analysis;soft soil site土层地震反应分析计算是地震小区划和工程场地地震安全性评价工作中的核心技术之一,其合理性和可靠性对工程结构地震安全性和工程造价影响很大[1-2],其中一维土层地震反应计算方法是最常用的方法。
长期以来,最令研究人员和工程师困惑的是一维土层地震反应分析方法在软土场地上的可靠性和适用性问题,其原因是在进行一些实际场地地震反应分析计算时,现有方法在一些情况下所计算出的反应谱出现“矮粗胖”的不合理现象,无法体现土层对地震动的实际放大效应。
关于一维土层地震反应分析方法可靠性和适用性的研究,目前虽有一些研究成果[3-4],但主要讨论的是硬场地和较小地震动工况,对于软土场地和强地震动下的情况还缺乏检验,提出能够反映软土场地实际放大作用的计算分析方法是国际公认难题[5-6]。
一维土层地震反应计算方法主要包括频域等效线性化和时域非线性两大计算方法。
频域等效线性化目前国际先进水平的代表是SHAKE2000[3],由加州大学伯克利分校(EERC)的专家学者们研发的,它是一种按0.65倍最大剪应变求土体模量阻尼的等效线性化求解方法,可称为传统的等效线性化方法。
采用时域非线性计算土层地震动方法较多,但都不成熟,目前最具权威性的一维土层地震反应时域非线性计算方法,由美国伊利诺伊大学香槟分校(UIUC)的专家研发的DEEPSOIL[4]。
我国土层地震反应计算目前所使用的主要程序是LSSRLI-1[7],为我国地震安全性评价工作作出了突出贡献,其原理和计算精度与SHAKE2000基本等同。
另外,虽然有些学者认为时域非线性计算方法理论上优于频域等效线性化方法,但研究表明,对于时域非线性DEEPSOIL方法和频域等效线性化SHAKE2000方法,无论PGA(地表峰值加速度,下同)还是地表加速度反应谱的表现,前者都不比后者强,而二者在软土场地上均表现不佳,主要缺点是在中强地震动作用时体现不出土体应有的放大作用。
为克服SHAKE2000和DEEPSOIL在软土层严重低估场地放大效应的缺点,袁晓铭、李瑞山、孙锐指出了传统等效线性化方法及近期FDM改进方式的不足和错误,提出了频率一致等效线性化方法以及新一代土层地震反应分析程序SOILQUAKE16,该方法的基本原理具体的说明可参见文献[8,9]。