软弱场地土层地震反应分析方法的比较研究
发布时间：2021-01-26 09:02
大量震害调查和理论研究表明:软弱场地条件对地面运动具有重要影响。目前工程上常用的等效线性化方法不能很好的解决强震作用下软土的大变形和强非线性特性,土层地震反应分析结果明显有违常规认识,故对软弱场覆盖地区的工程抗震设防带来潜在的风险和极大的不确定。鉴于此,围绕当前国际上较为公认的几种地震反应分析方法（LSSRLI-1、SHAKE91、SOILQUAKE和NERA）开展对比研究,利用日本强震台网Ki K-net中软弱场地条件的竖向台阵的井上、井下强震动观测记录,验证几种分析方法在软弱场地地震动场地效应的可行性和适用性,通过比较典型的地震动参数结果（峰值加速度、反应谱等）,总结各种方法在不同场地类别条件下的差异和偏离度,最终确定出一种适合工程使用的软弱场地条件下地震反应分析方法。本文主要研究工作以及初步成果如下:（1）收集了几种国内外典型的土层地震反应分析程序,包括等效线性化以及非线性分析方法,并剖析它们的计算原理和不同点,意在分析计算结果产生差异性产生的原因。（2）根据中国《建筑抗震设计规范》GB50011-2010的场地分类标准,从日本KiK-net强震台网收集了24个软弱场地台站上的3...
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应力~应变滞回曲线
桂林理工大学硕士学位论文21（5）根据经验公式（3.3）给出每个土层土体的等效剪应变值γ，并根据试验所得模量比、阻尼比曲线得出每个土层的初始等效剪切模量和阻尼比值；（6）计算各土层的等效剪切模量和阻尼比；（7）将计算所得等效剪切模量、阻尼比与初始等效剪切模量阻尼比进行比计较，若精度满足要求则进行下一步，若精度不满足要求则返回步骤(5)，精度要求一般小于0.05~0.1；（8）利用公式(3.2)在频域内求得分析对象。（如土层位移、剪应变、加速度等）；（9）计算并输入结果，包括反应的加速度时程、速度时程、反应谱等。图3.1等效线性化程序地震反应分析流程图
桂林理工大学硕士学位论文22NERA是由南哥伦比亚大学的Bardet、Tobita（2001）在Iwan-Mroz模型的基础上，利用Fortran90、Excel软件编程而成的非线性地震反应分析程序。3.3.1NERA计算原理早在1930年，铁木辛柯就提出一种假设，认为一般的滞后系统可能是由大量的具有不同屈服水平的理想弹塑性元件构成的。由于当时对土性认识水平的限制，这种设想一直没有得到足够的重视，直到1967年，Iwan系统地阐述了Iwan的模型并将Mroz模型的概念引入到空间问题中，至此，这些模型被简称为IM模型，该模型是通过一系列具有不同刚度iK和抗滑阻力iR的力学元件来模拟土体非线性应力-应变关系。图3.2IM模型如图3.2示，为由一系列串联的弹塑性元件组成IM模型，各弹塑性元件由弹簧和滑动器并联而成。各滑动器的阻力不同（n21.....<<<RRR）。起始时，所有的滑动器的残余应力为0；在加载的过程中，当剪切应力值达到iR时第i个滑动器才会屈服，否则锁住不动；屈服以后，第i个滑动器会保留真实的残余应力值iR。如图3.2所示，含有两个滑动器的IM模型的应力~应变曲线呈现分段的线性关系，而对应的斜率和切线模量H呈阶梯形变化。含有n个滑动器的IM模型的应力增量dτ和应变增量dγ关系如下：Hd=γdτ(3.10)切线模量为：3.3非线性分析程序NERA
【参考文献】：
期刊论文
[1]场地周期的确定方法综述[J]. 华永超,齐文浩,薄景山,郑桐. 地震工程与工程振动. 2020(02)
[2]场地硬夹层对核电厂结构地震响应的影响分析[J]. 戴志军,李小军,侯春林. 应用基础与工程科学学报. 2019(06)
[3]硬夹层厚度对场地地震反应的影响[J]. 周正华,李玉萍,周游,李小军,陈柳,苏杰,董青,王亚飞. 地震地质. 2019(05)
[4]成层场地基本周期简化计算方法研究[J]. 李瑞山,袁晓铭. 岩土力学. 2019(08)
[5]基于日本KiK-net地震动数据的场地反应研究[J]. 王苏阳. 国际地震动态. 2018(09)
[6]硬夹层埋深对场地地震动参数的影响[J]. 张海,李克强,尤红兵,周泽辉. 地震工程学报. 2016(06)
[7]新一代土层地震反应分析方法[J]. 袁晓铭,李瑞山,孙锐. 土木工程学报. 2016(10)
[8]汶川地震中九襄断裂对汉源烈度异常的影响[J]. 李平,薄景山,袁一凡,肖瑞杰,刘红帅. 西南交通大学学报. 2015(06)
[9]基于KiK-net强震台网的软弱土层放大效应研究[J]. 王亮,袁晓铭,王永志,苏雅. 地震工程与工程振动. 2014(S1)
[10]地震预报现状及相关问题综述[J]. 吴中海,赵根模. 地质通报. 2013(10)
博士论文
[1]新一代土层地震反应分析方法研究[D]. 李瑞山.中国地震局工程力学研究所 2016
[2]复杂场地土层地震反应分析的并行有限元方法[D]. 白建方.同济大学 2007
硕士论文
[1]三维地形的地震反应分析研究[D]. 李思东.西南交通大学 2010
[2]基于土层结构的场地分类方法的研究[D]. 翟庆生.中国地震局工程力学研究所 2003
本文编号：3000840
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应力~应变滞回曲线
桂林理工大学硕士学位论文21（5）根据经验公式（3.3）给出每个土层土体的等效剪应变值γ，并根据试验所得模量比、阻尼比曲线得出每个土层的初始等效剪切模量和阻尼比值；（6）计算各土层的等效剪切模量和阻尼比；（7）将计算所得等效剪切模量、阻尼比与初始等效剪切模量阻尼比进行比计较，若精度满足要求则进行下一步，若精度不满足要求则返回步骤(5)，精度要求一般小于0.05~0.1；（8）利用公式(3.2)在频域内求得分析对象。（如土层位移、剪应变、加速度等）；（9）计算并输入结果，包括反应的加速度时程、速度时程、反应谱等。图3.1等效线性化程序地震反应分析流程图
桂林理工大学硕士学位论文22NERA是由南哥伦比亚大学的Bardet、Tobita（2001）在Iwan-Mroz模型的基础上，利用Fortran90、Excel软件编程而成的非线性地震反应分析程序。3.3.1NERA计算原理早在1930年，铁木辛柯就提出一种假设，认为一般的滞后系统可能是由大量的具有不同屈服水平的理想弹塑性元件构成的。由于当时对土性认识水平的限制，这种设想一直没有得到足够的重视，直到1967年，Iwan系统地阐述了Iwan的模型并将Mroz模型的概念引入到空间问题中，至此，这些模型被简称为IM模型，该模型是通过一系列具有不同刚度iK和抗滑阻力iR的力学元件来模拟土体非线性应力-应变关系。图3.2IM模型如图3.2示，为由一系列串联的弹塑性元件组成IM模型，各弹塑性元件由弹簧和滑动器并联而成。各滑动器的阻力不同（n21.....<<<RRR）。起始时，所有的滑动器的残余应力为0；在加载的过程中，当剪切应力值达到iR时第i个滑动器才会屈服，否则锁住不动；屈服以后，第i个滑动器会保留真实的残余应力值iR。如图3.2所示，含有两个滑动器的IM模型的应力~应变曲线呈现分段的线性关系，而对应的斜率和切线模量H呈阶梯形变化。含有n个滑动器的IM模型的应力增量dτ和应变增量dγ关系如下：Hd=γdτ(3.10)切线模量为：3.3非线性分析程序NERA
【参考文献】：
期刊论文
[1]场地周期的确定方法综述[J]. 华永超,齐文浩,薄景山,郑桐. 地震工程与工程振动. 2020(02)
[2]场地硬夹层对核电厂结构地震响应的影响分析[J]. 戴志军,李小军,侯春林. 应用基础与工程科学学报. 2019(06)
[3]硬夹层厚度对场地地震反应的影响[J]. 周正华,李玉萍,周游,李小军,陈柳,苏杰,董青,王亚飞. 地震地质. 2019(05)
[4]成层场地基本周期简化计算方法研究[J]. 李瑞山,袁晓铭. 岩土力学. 2019(08)
[5]基于日本KiK-net地震动数据的场地反应研究[J]. 王苏阳. 国际地震动态. 2018(09)
[6]硬夹层埋深对场地地震动参数的影响[J]. 张海,李克强,尤红兵,周泽辉. 地震工程学报. 2016(06)
[7]新一代土层地震反应分析方法[J]. 袁晓铭,李瑞山,孙锐. 土木工程学报. 2016(10)
[8]汶川地震中九襄断裂对汉源烈度异常的影响[J]. 李平,薄景山,袁一凡,肖瑞杰,刘红帅. 西南交通大学学报. 2015(06)
[9]基于KiK-net强震台网的软弱土层放大效应研究[J]. 王亮,袁晓铭,王永志,苏雅. 地震工程与工程振动. 2014(S1)
[10]地震预报现状及相关问题综述[J]. 吴中海,赵根模. 地质通报. 2013(10)
博士论文
[1]新一代土层地震反应分析方法研究[D]. 李瑞山.中国地震局工程力学研究所 2016
[2]复杂场地土层地震反应分析的并行有限元方法[D]. 白建方.同济大学 2007
硕士论文
[1]三维地形的地震反应分析研究[D]. 李思东.西南交通大学 2010
[2]基于土层结构的场地分类方法的研究[D]. 翟庆生.中国地震局工程力学研究所 2003
本文编号：3000840
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