梯形山体的地形效应模型研究

发布时间：2018-05-01 13:07

本文选题：地形效应 + 反应谱谱比　；参考：《西南交通大学》2015年硕士论文

【摘要】：大量的国内外震害经验和研究资料表明,地形效应对地震动特性有重要影响,局部地形如地表凸起和小山包顶部的震害更加严重。地形效应是场地效应研究的一个重要方面,合理的地形效应模型可以为修正设计反应谱提供一个重要的科学依据。研究地形效应的方法主要有三种：(1)通过分析地形效应强震记录的经验观测法；(2)通过建立简化的地形模型来研究地形效应的解析法；(3)数值模拟法。经验观测法需要大量包含地形效应的强震记录,而对大部分地区,没有那么多有用的强震记录以供研究。解析法一般都是给出频域内的解析解,不能直接用于工程设计。在多数抗震设计规范中,用阻尼比为5%的设计反应谱来确定结构地震设计荷载,该反应谱是一条平滑过的在谱周期上连续的分段函数。规范的设计反应谱是根据多条地震反应谱由统计的方法取平均或取包络并通过人为调整最终得到的,尽管导出设计反应谱的这些地震记录可能来源于某些陡峭的地形,但最终的设计反应谱是平坦场地的设计谱,是不包括任何地形效应的。通常,在山坡或山顶设计结构时,是忽略地形效应的影响的,但对建于陡峭地形上的建筑物,这种设计方法是不合理的。在本论文中,采用数值模拟方法,针对梯形山体地形,给定一系列基岩记录输入,得到有地形效应影响的加速度时程,然后根据这些加速度时程对于相应一维自由场的反应谱放大比,建立一个经验模型。这个反应谱放大比的经验模型可以用来修正岩石场地的设计反应谱,用修正后的设计反应谱可以为在包含地形效应的场地上进行抗震设计提供依据。在论文中,建立了一个中小型的梯形山体地形。对于多数山体来说,地形效应具有方向性,横断面方向比山体走向方向的放大效应更显著。因此,可以建立二维平面应变模型来模拟,这样可以提高计算效率,大大减少建立模型的工作量。二维模型采用梯形截面,截面形状三个参数就可以确定,并假设整个计算过程在弹性范围内。已知对于一个弹性模型,反应谱放大比还受输入地震记录的频率成分影响,例如,对于同一个模型,输入不同频率成分的两条基岩记录,得到的反应谱放大比可能会相差很大。为了考虑这种因素的影响,以便回归的模型能够适用于不同的地震情况,选择了大量的实测基岩记录,这些地震记录有不同的震级、震源距和构造类型。而且,代表地震记录频率成分的两个主要参数(地震震级和震源距)也加入到回归方程中本文利用有限元计算程序ABAQUS进行一条强震记录下的模型计算,然后引入传递函数方法提高计算效率。主要研究步骤如下：(1)首先建立了65个有限元模型及其对应的一维自由场模型,每个模型沿山坡设置11个监测点,计算65个模型在473条实测基岩记录水平分量下的动力响应。这样最终得到了每个谱周期下(共36个谱周期)的338195组(473条地震记录×65个模型×11个监测点)反应谱放大比数据。(2)采用随机效应模型,筛选出回归模型参数,并且每个参数经过统计检验都是显著的。采用随机效应方法,把残差分为两部分：模型间残差和模型内残差,这样模型参数和地震参数之间的权衡效应可以最小化。(3)采用逐个平滑模型参数的方法来平滑各个参数关于谱周期(对数形式)的变化趋势,在平滑时,确保平滑后模型的统计拟合优度参数基本没有损失。(4)检验模型间残差和模型内残差关于所有模型参数的分布情况,确保其分布趋势线基本没有偏差。本文最终得到的反应谱放大比模型仅含有少量的几个参数,可以用来修正地表设计反应谱,为在梯形山上进行抗震设计提供依据。
[Abstract]:The terrain effect is an important aspect of the field effect research , and the rational terrain effect model can provide an important scientific basis for correcting the design response spectrum .
( 2 ) To study the analytical method of terrain effect by establishing a simplified terrain model ;
In this paper , we use numerical simulation method to calculate the seismic design load . In this paper , we can establish a two - dimensional plane strain model to simulate the seismic design . In this paper , we can establish a two - dimensional plane strain model . ( 2 ) The regression model parameters are selected by using the random effect model , and each parameter is statistically tested . The method of stochastic effect is used to divide the residual into two parts : inter - model residual and intra - model residual .

【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU435

【引证文献】