基于OpenSees的地震动对软土震陷影响研究

发布时间：2024-07-09 06:27

　　软土具有高灵敏度、低强度等特性,在地震过程中极易产生震陷。基于OpenSees数值模拟方法对软土场地的震陷反应进行非线性动力有限元分析,通过改变地震动峰值加速度、频谱特性、输入方式来研究其对软土震陷的影响。结果表明,地震动峰值加速度对地基土的不均匀震陷有显著影响,地震动峰值加速度越大,震陷量显著增大,震陷影响深度更大,对水平地表造成的破坏范围也更大;地震动频谱特性对软土震陷有重要影响,当地震动卓越频率与场地自振频率相近时,其幅值越大,产生的震陷越严重;水平、竖向同时输入地震动的方式能更好地反映土体的振动及震陷响应。该研究成果对探索软土震陷的机理有一定的指导意义。

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【部分图文】：

图１ＰＩＭＹ应力－应变关系Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆＰＩＭＹ

响应，且不受偏应力－应变响应影响［９］。ＰＩＭＹ可以用于模拟剪切行为对约束改变不敏感的实际材料在单调荷载或循环荷载下的响应，比如含有机质土或不排水状态下的黏土。图１所示为该材料的应力－应变关系曲线。在施加重力荷载阶段，也就是固结阶段，ＰＩＭＹ材料显示线弹性的特点。随后进入动力加载....

图２软土场地二维模型示意图Ｆｉｇ．２Ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｄｉａｇｒａｍｏｆｓｏｆｔｓｏｉｌｓｉｔｅ

２模型设计２．１计算模型建立如图２所示的二维软土场地模型。模型尺寸为３０ｍ（长）×２０ｍ（宽）。根据文献［１０］，单元尺寸应小于波长的１／８～１／１２，为兼顾计算效率及计算稳定性，设置网格单元尺寸为０．５ｍ。上部模拟３层框架结构，将基础结构简化，直接落在场地上。模型底部为固定边界....

图３ＥｌＣｅｎｔｒｏ地震动加速度时程与傅里叶谱曲线Ｆｉｇ．３Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｔｉｍｅ－ｈｉｓｔｏｒｙｃｕｒｖｅａｎｄＦｏｕｒｉｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍｃｕｒｖｅｏｆＥｌＣｅｎｔｒｏｗａｖｅ

反应。地震动加速度时程与傅里叶谱如图３所示。从图３（ａ）可以看出，峰值加速度出现在２．０２ｓ，为０．３１９ｇ；从图３（ｂ）可以看出，该地震动低频成分集中，且主要集中在１０Ｈｚ以下，卓越频率为１．１７Ｈｚ，对应的傅里叶幅值为０．２５。为研究峰值地震动对软土震陷的影响，将输入的ＥｌＣ....

图４Ｋｏｂｅ地震动加速度与傅里叶谱曲线Ｆｉｇ．４Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｔｉｍｅ－ｈｉｓｔｏｒｙｃｕｒｖｅａｎｄＦｏｕｒｉｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍｃｕｒｖｅｏｆＫｏｂｅｗａｖｅ

震动低频成分较为丰富，主要集中在５Ｈｚ以下，卓越频率为１．４５Ｈｚ，对应的傅里叶幅值为０．２１。Ｔａｆｔ地震动加速度时程曲线与傅里叶谱如图５所示，该地震动１５Ｈｚ以下低频成分较为丰富，主要集中在８Ｈｚ以下，卓越频率为１．３６Ｈｚ，对应的傅里叶幅值为０．２８。图４Ｋｏｂｅ地震动加速....

本文编号：4004536