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土体地震反应分析

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砂土液化场地桩基地震反应分析

砂土液化场地桩基地震反应分析
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Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴ ＯＮ Ｉ ＡＮＤ Ｓ ＨＯＣＫ
砂 土 液 化 场 地 桩 基 地 震 反 应 分 析
胡春林 ， 杨小卫
（ ．武汉理工大学土木工程与建筑学院 ， １ 武汉 ４ ０７ ； 上海 大学上海市应 用数学 和力学研 究所 ， ３０ ０ ２ 上海 ２０７ ） ００ ２
震 害现象 以 及 液化 引起 地 面 侧 向扩 展 对 桩 基 的影 响 。 黄 雨 ， 蝎厚 ， 八 张锋 基 于 Ｂｏ两 相饱 和多 孔介 质 动力 ｉ ｔ 耦 合理论 ， 用 有 效 应 力 方 法对 液 化 场 地 桩 基 础 的地 采
震反应进行 了三维有限元分析 ， 到了桩侧 附近砂 土 得 更易于液化等结论 。李培振 ， 吕西林 ， 宋和平 。 。 将等效 线性化方法予 以改进 ， 分析 了单层砂土液化时桩基 一 高层 建筑体 系的地震 反 应 。 以往 的研 究做 得 较好 的主 要 是进行 震 后 调查 研 究 得 到 一 些 定 性 的 结 论 ； 是 重 或 点 考虑 了对 上 部结 构 的影 响 ； 借 助 于 振 动 台试 验 方 或 法 结合 一些 简化模 型进 行 振 动分 析 。许 多 分析 模 型 比 较复杂 ， 不太适合 于工程设计实用。本 文根据液化前 后得到的砂土材料参数， 用动力有限元方法来进行砂 土液 化前后 桩 一土 一结 构 动 力 相互 作 用 分 析 ， 特别 是 讨 论 了砂 土液化 对桩 基地震 反 应 的影 响 。
师 研究 的热点 之 一 ， 别 是 砂 土 液 化 场 地 桩 一土 一结 特 构 动力 相互 作用分 析 是 研 究 的一 个 难 点 ＩＪ ２。对 砂 土 地 震液 化 问题 的系统 研 究 ， 始 于 １６ 开 ９ ４年 美 国 Ａ ａｋ ｌ ａ ｓ 地 震 和 日本 Ｎ ｉ ｔ 地震 之后 。我 国在 这方 面 的研究 始 ｉ ａａ ｇ 于 １７ ９ ５年 营 口 一 城 地 震 。经 过 多年 的研究 ， 砂 土 海 在

地下结构地震反应的主要特征及规律

地下结构地震反应的主要特征及规律

地下结构地震反应的主要特征及规律摘要：地下结构的地震反应主要取决于场地土的变形这一认识是地下结构各种简化分析方法的理论基础，但现有的认识只是基于少量的实测数据分析、理论判断或定性推理，缺乏基于理论模型和数值分析的严格验证。

另外，现有的土-结构柔度比对结构地震反应的研究主要集中在土-结构柔度比对土-结构相互作用系数的影响，而土-结构柔度对结构内力影响的研究较少，缺乏系统性。

关键词：地下结构；地震反应特征；动力特性；土-结构柔度；现阶段，有关地下结构地震反应特征的一些重要的规律性认识仍然缺乏严格的理论推断或认识欠深入。

基于地下结构地震反应的二维动力有限元数值分析模型，定量分析了场地土、结构以及土-结构体系的动力特性和土-结构柔度比对地下结构地震反应的影响。

一、结构、场地、土-结构体系的动力特性当计算地下结构动力特性时，将其按普通地面建筑结构处理，即结构底部固定。

场地和体系的动力特性计算模型宽度取5倍的结构宽度，底边界固定，侧边界采用滚轴边界，结构、场地及土-结构体系动力特性的计算模型如图 1所示。

图 1地下结构、场地及土-结构体系计算简图3个车站的场地前五阶自振频率与场地-结构体系的前五阶自振频率相比差异均不大，表明结构存在对场地动力特性的影响很小，特别是对于低阶动力特性的影响更小。

二、结构与场地动力特性对地下结构地震反应影响1.计算模型。

为分别研究结构与场地动力特性对地下结构水平地震反应的影响，以地震中遭到严重破坏的某车站进行实例分析，采用图2所示的有限元分析模型，采用考虑自由场反应的振动输入方法，模型底边界固定，两侧边界采用黏弹性边界，结构与土体均采用线弹性模型。

模型宽度取85m，土层深度取39.2m，结构采用梁单元，周围土体采用四节点平面应变实体单元，网格边长为1m，单元尺寸满足计算精度要求，图2土-结构相互作用体系振动输入计算模型当对地下结构进行线性地震反应分析时，由于缺少当地土体的动力参数，采用典型的砂土和黏土的剪切模量比与剪应变幅的试验曲线，土层有效弹性模量参数按《城市轨道交通结构抗震设计规范》的要求采用一维土层等效线性化地震反应分析方法确定。

东营地区地震安全性评价中土层地震反应分析模型的改进研究

东营地区地震安全性评价中土层地震反应分析模型的改进研究

表１东营 地区场地 土层Ｖ Ｓ — Ｈ 以 合模型参数ｔ 苣 ａ ｂ Ｃ
１ ５ ５． ４ ２． ７７ ３ ９１ ． ０ ５ ５ ８． ３ ｌ
ｄ
０． ３ ２ ３ ０Байду номын сангаас ４ ２ ８
图４模型改进前后的地 表地震动加速度反应谱及设计谱对 比
对 比图４ 中各 超越 概率 下的地 震动加 速度 反应谱 和设 计谱 可以看
系式得到 。
５ ０ ０ ｍ／ ｓ 的层面 。
一
一
－ 舟输 ＾ ． 界面 ｔ １
． 八 勇寸
一
， ． 麓
…
，
圈１土层地 震反应分析模 型
＝． 效 果 检查 以某 工程场 地地 震安全 性评 价项 目为例 ， 对 比土 层地震 反应 分析 模型改进 前后最终计算结果的差 别。 根 据 土层 地震 反 应分 析模 型改 进 前后 的参 数 值 ， 以５ ０ 年 超越 概 率２ ％ 为例 ， 使 用改进 前后 的模 型分 别进行了地震 反应 分析计算 ， 得到
出：
（ １ ） 由地 震动加 速度 反应谱推 定的设 计谱 基本一 致 ， 由此反映 出 改进 后 的土 层地震 反应 分析 模 型对 地震 动加 速度 反应 谱的 标定 无影 响， 改 进后的模型切实可行。 （ ２ ） 改进 后模型的地震 动加 速度反应谱 曲线族 波动程 度比改进 前 模型 曲线 族的波 动程 度要小 ， 有利 于确定 地震动 加速度 设计 谱的 拐点 从 图２ 中可以看 出， 线性 函数关 系模 型１ 的拟 合效果 最不理想 ， 不符 及平台高度 ， 减少了地震动加 速度设计谱 的归准 设计难度 。 三． 总结及 展望 合东营 地区 土层剪切波 速随 土层深 度的变化 关系； 幂 函数 关系模 型２ 的 由实测 的土 层剪切 波速拟合出ｖ— Ｈ变化关系式 ， 获 得１ ０ ０ ｍ以下的 拟合效 果 较 为理想 ， 但在 土 层深度 大约 ３ ０ ｍ发生转 折 的位 置以上不 能 在此基础 上合 理外推得 到基岩输 入界面， 补充 了终孔 很好 拟合， 且现场 实测 数据 点未能均 匀分布于拟合 曲线 两侧 ， 分布趋 势 土 层剪切 波速值 ， ０ ０ ｍ至基岩输 入界面的模 型参数 ， 对东营 地区工程场 地土 层地震 不太理 想。 线性 函数 、 幂函数分段形式 的模 型３ 的拟合效 果比较理 想 ， 可 深度 １ 对 计算得 出的地 震动加 速 度反应谱 进行 归 以 比较 好的反 映东营 地 区土层剪切波 速随 土 层深 度增大而 增大 的变化 反应 分析 模型进 行了改进 ，

土石坝三维真非线性地震反应分析方法及工程应用

土石坝三维真非线性地震反应分析方法及工程应用
②如果当前动剪应力比绝对值不小于动剪应力比幅值，而且剪应力比绝对 值小于屈服剪应力比，则使用骨干曲线计算切线剪切模量。
③如果当前剪应力比绝对值不小于屈服剪应力比，则使用初始加荷曲线计 算剪切模量。
学术交流----中国水科院真非线性动力分析方法
三维真非线性地震反应分析及安全评价方法
真非线性模型
典型单元动剪应变时程曲线
学术交流----中国水科院真非线性动力分析方法
三维真非线性地震反应分析及安全评价方法
真非线性分析与等效线性分析的若干比较
典型结点动位移时程曲线
等效线性方法和真非线性方法得到的应变和位移地震反应有着明显的区别：等效线性分析 得出的动应变和位移围绕零点振动，没有偏移，无残余变形产生；真非线性分析得出的动应变和 位移在振动过程中偏离零点，产生残余变形，并且地震过程中残余变形不断积累和增长。
由于邓肯模型依据了虎克定律，而虎克定律无法反映土的剪胀性， 因此，一般认为邓肯模型是无法考虑土的剪胀。不过，尽管如此， 在确定模型参数时所采用的体积应变则是既包含了平均正应力所 引起的体缩，同时也包含了部分由于剪切所引起的土体体积变化。 这种体积变化，在模型的参数中有时会得到一定程度的反映。
邓肯模型应用广泛，参数资料较全，工程经验丰富。
学术交流----中国水科院真非线性动力分析方法
土石坝三维真非线性地震反应 分析方法及工程应用
赵剑明
中国水利水电科学研究院
学术交流----中国水科院真非线性动力分析方法
摘要
土石坝三维真非线性地震反应分析 与安全评价方法
计算参数的确定 方法的模型试验验证 方法的工程应用
学术交流----中国水科院真非线性动力分析方法
学术交流----中国水科院真非线性动力分析方法

3-1 结构地震反应分析-单

3-1 结构地震反应分析-单

• 设计反应谱定义
加速度（ ）
设计反应谱是针对某地区某类场地
上的地震动(参考历史记录），分别计
算一些结构的反应谱，再经过对这些反 应谱进行专门研究，拟合后得出的用于 结构抗震设计的反应谱。
周期（ ）
标准化
加速度（ ）
• 影响设计反应谱的因素
主要影响因素：设防烈度、场地类 别、阻尼比、设计地震分组。
周期（ ）
mω
• 单自由度体系一般地面运动强迫振动的特解为（杜哈密（Duhamel)积分。
xt 1
D
t 0
xg
(
)e
(t
)
sin
D
(t


)d
(3 - 32)
5．方程的通解
根据线性常微分方程理论： 方程的通解=齐次解+特解 对于受地震作用的单自由度运动体系，上式意义为：
.. 2
.
则体系将产生简谐强迫振动： X 2 x 2x Asingt
初始条件
x0 x0
x0 x0
的特解为
xt
A(g
)2
1
(g
)2

sin
gt

2
g
1

(
g

)2
2

2

(g
B为体系质点振幅，φ为体系振动与地面振动的相位差。
3、方程的特解Ⅱ—冲击强迫振动
x（g t）
x t { 地面运冲击运动时，
设地面冲击运动为： g
xg 0dt 0 dt
P { 体系质点受冲击力作用为：
mxg 0tdt 0tdt
有阻尼自由振动：系统在振动过程中，除受恢复力外，还存 在阻尼力，这种阻尼力的存在不断消耗振动的能量，使振幅 不断减小。

场地土随机地震反应分析及动力可靠度计算

场地土随机地震反应分析及动力可靠度计算

［ 章 编 号 ］ １０ ． １ （０７０ ． ２．４ 文 ０２８ ２ ２０ ）１０ ６０ ４ ０
场地 土 随机地 震 反 应 分 析及 动 力可 靠 度计 算
尚守平 ， 李定乾 ， 杜运兴（ 南大 木工程学院， 长 ４０ ２ 湖 学土 湖南 沙 １ ８） ０
［ 摘 要】 根据随机振动理论 ， 研究 了土层随机地震反应 动力分析 方法 ， 介绍 了场地土在动剪模 量的变化 分别为线性和指数
时 动力 方 程 的求 解 问 题 ， 别 给 出 了基 岩 输 入 地 震 加 速 度 为 白噪 声 和 过 滤 白噪 声 时 土 层 反 应 及 各 阶 振 型 反 应 的统 计 参 数 ， 分 从
而建立 了可靠性分析的计算方法 ， 并且对同一场地土采用两种 动剪模 量变化形 式进行 了 自振频 率的对 比计算 和动力可靠度
计算 。
［ 关键词】 场地土 ； 随机反应 ； 动剪模量 ； 自振频率 ； 可靠度
［ 圈 分 类 号 ］ Ｔ ４５ 中 Ｕ ３ ［ 献标 识 码 ］ Ａ 文
Ｒｅ ｐ ｎ ｅ Ａｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ Ｄｙ ａＧｒ ｕ ｄ Ｓ ｉ ｓ ｏ ｓ ａｙ ｉ ｎ ｎ ｍ ｃ Ｒｅ ａ ｉｉ Ｃａ ｃ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ Ｒａ ｄ ｍ ｅｓ ｃ ｏ ｏ ｎ ｏｌ ｉ ｙ
ｌ Ｓ ｏ －ｉｇ， ｉ ｎ －ｉｎ，Ｄｕ Ｙ ｎｘｎ Ｃｖ ｎ Ｊ ｈ ｕｐｎ Ｌ ｇ ｑ Ｄｉ ａ ｕ －ｉｇ（ ｉｌ ｉ 咖 Ｃｌｇ ，Ｈｍ ｎ Ｕｉ ｒｔ，Ｃ ａｇｈ １０２ ｈ ａ ｏｅｅ ｔａ ｎ ｅ ｉ ｌ ｖ ｓｙ ｈｎｓａ４０８ ，Ｃ ／ ） ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｏ ｅｂ ｓｓｏ ｎ ｏ ｉｒｔ ｎ ｔｅ ｒ ，ｔｅ ａ ａｙ ｉ ｍｅ ｏ ｓｆｒｓ ｉ ｌｙ ｒ ｓｒｎ ｏ ｅｓ ｃ ｒｓ ｏ ｓ ｙ ａ ｃ ８ｅ ｓ ｄｅ ｈｓ ｓｒ ｃ ： ｎ ｔ ａ ｉ ｆ ａ ｄ ｍ ｖｂ ａ ｏ ｏｙ ｈ ｎ ｌｓ ｔ ｄ ｏ ｏｌ ａ ｅ ’ ａ ｄ ｍ ｓ ｉ ｅ ｐ ｎ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ＿ ｔ ｉｄ ｉ ｔｉ ｈ ｒ ｉ ｈ ｓ ｈ ｍｉ ｒ ｕ ｎ ｐ ｐ ｒ Ａ ｄ ｔｅ ｓ ｌ ｔ ｎ ｏ ｔｅ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｕ ｔ ｎ ｈ ｎ ｔｅ ｄ ｎ ｍｉ－ｈ ａ－ ｄ ｌｓ ｏ ｒ ｕ ｄ ｓｉ ｖ ｒ ｓ ｂ ｔ ｅ ｎ ｌ ｅ ｒ ａ ｄ ｉｄ ｘ ａ ｅ ａ ｅ ． ｎ ｏｕ ｏ ｓ ｔ ｙ ａ ｃ ｑ ａ ｏ ｓ ｗ ｅ ｙ ａ ｃ ｓ ｅ ｒｍｏ ｕｕ ｆ ｇｏ ｎ ｏ ａ ｉ ｅｗ ｅ ｉ ａ ｎ ｎ ｅ ｒ ｈ ｉ ｈ ｉ ｈ ｌ ｅ ｎ ｉｔ ｄ ｃ ．Ｆ ｒｗ ｅ ｅ ｂ ｄｏ ｋ ｉｐ ｔｎ ｅｓ ｃ ａ ｃ ｌ ａｉｎ ｉ ｗ ｉ ｏｓ ｒ ｌ ｒｗ ｉ ｏ ，ｔｅ ｓ ｉ ｌｙ ｒ ｓｒｓ ｏ ｓ ｎ ｅ ｓ ｔ ｔ ｎｒ ｕ ｅ ｏ ｄ ｏ ｈ ｎ ｔ ｅ ｒｃ ｕｔ ｇ ｓ ｉ ｈ ｎ ｉ ｍｉ ｃ ｅｅ ｔ ｈｔ ｎ ｉ ｏ ｔ ｈｔ ｎ ｉ ｒ ｏ ｓ ｅ ｅ ｆ ｅ ｉ ｅ ｓ ｈ ｌ ａ ｅ ’ ｅｐ ｎ ｅ ａ ｄ ｔ ｔ ｉｉ ｅ ｏ ｈ ａｓｃ ｐ ｒｍｅ ｒ ｏｒ ａ ｈｖｂ ａ ｏ ｓ ｎ ｒ ｌ ｉｅ ｅ ｐ ｃ ｖ ｌ ａ ａ ｔ ｓｆ ｃ ｉｒ ｔ ｎｒ ｐ ｓ ａｅ ａｓ ｇｖ ｎ ｒｓ ｅ ｔ ｅ ｅ ｅ ｉ ｅｏ ｅ ｏ ｉ ｙ，ｗ ｉ ｓ ｂｉｈ ｓａｒｌ ｂｅ ａ ａｙ ｉ ｅ ｌｕ ａ ｖ ｈｃ ｅ ｔ ｌ ｅ ｅ ｉ ｌ ｎ ｌｓ ａｅ ｌｔ ｅｍｅ ｏ ． ｎ ｌｏｔｅ ｎ ｔｒ ｌ ｈ ａ ｓ ａ ｓ ｉ ｈ ｔｄ Ａ ｄ ａ ｈ ａｕ ａ ｓ ｆ ｑ ｅ ｃ ｏ ａｉ ｎ ｃ ｌ ｌｔ ｎ ａ ｄ ｔｅ ｄ ｎ ｍｉ ｒｌ ｉ ｔ ａｃ ｌｔ ｎ ａｅ ｃ ｒｉ ｕ ｒ ｔｅ ｓｍｅ ｇｏ ｎ ｉ ｕ ｄ ｒ ｔｅ ｔ ｏ ｄｆ ｒ ｎ ｒ ｕ ｎ ｉ ｃ ｍｐ ｒ ｏ ａｃ ａ ｏ ｙ ａ ｃ ｅ ｉ ｌ ｙ ｃ ｌｕａ ｏ ｒ ａｒ ｅ ｓ ｅ ｓ ｕ ｉ ｎ ｈ ａ ｉ ｂ ｉ ｄ ｅ ｏ ｔ ｆ ａ ｒｕ ｄ ｓ ｌ ｎ ｅ ｉ ｅ ｔ ｏ ｈ ｏ ｈ ｗ ｅ

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

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。

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。

软土层场地复杂地铁地下车站结构地震反应分析

软土层场地复杂地铁地下车站结构地震反应分析摘要：软土层地基液化是导致地铁地下车站结构在地震中发生严重破坏的重要威胁之一，然而目前对软土场地中地铁地下车站结构地震反应的研究较少，尤其是针对大型复杂异跨地铁地下车站结构地震反应的研究更是少见。

本文主要对软土层场地复杂地铁地下车站结构地震反应进行分析，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。

关键词：软土层；复杂地铁；地下车站；结构地震；反应分析引言软土层场地复杂地铁车站由于隐蔽性强、复杂性大、造价高，一旦发生震害破坏，易造成巨大经济损失。

地铁车站结构性能极易受到周围土体地震动响应特性的影响，特别是对于软土场地，场地液化引起的大变形会加大震害程度。

软土场地中地铁车站结构的地震动响应极其复杂，震动过程受到多种因素的影响，其中埋深是比较重要的影响因素。

1结构及场地条件以及方法1.1结构及场地条件结构及场地条件主要是以南宁某地铁地下车站为工程背景，该地铁为地下区间，区间主要穿越地层为强风化片麻岩、中风化片麻岩，盾构法施工，盾构隧道外径6.2m，区间埋深9．4～13．2m。

本段线路地震动峰值加速度值为0．20g，相当于地震基本烈度为八度，设计地震分组为第二组，地震动反应谱特征周期为0．40s，抗震设防烈度为8度。

根据横波波速判断，该区间覆盖层为29m，场地类别为Ⅱ类。

1.2反应位移法反应位移法主要是将地下结构地震反应的计算简化为平面应变问题，其在地震时的反应加速度、速度及位移等与周围地层保持一致，因天然地层在不同深度上反应位移不同，地下结构在不同的深度上必然产生位移差。

将该位移差以强制位移形式施加在地下结构上，并将其与其他工况的荷载进行组合，则可按静力问题进行计算，来得到地下结构在地震作用下的动内力和合内力。

反应位移法是一种静力法，其概念清晰，可以反映土～结构间的相互作用，是日本等发达国家目前普遍采用的地下结构抗震计算方法。

我国《城市轨道交通结构抗震设计规范》（GB50909－2014）也将反应位移法作为主要计算方法。

西安市阎良区工程场地土层地震反应分析


Ｔｈ ｏｌ ｙ ｒ ｅｓ ｉ ｓ ｏ ｓ ａ ｙ ｉ ｆ ｎ ｉｎ ｓｒｃ， ’ｎ Ｃｉ ｅＳ ｉＬａ ｅ ｓＳ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｍ ｃＲｅ ｐ ｎ ｅＡｎ ｌ ｓｓｏ Ｙａ ｌ ｇＤｉｔ ｉｔ Ｘｉａ ｔ ａ ｙ
Ｑ ｉｇ Ｌ ｕ ｄ ｎ Ｑｉ ｅ ｈ ｏ Ｚ ａ ｇＺ ｏ ｇｉ ｕＮ ｎ ｉ ｏ ｇ Ｄｅ ｎ ａ ｈ ｈ ｎ ｌ Ｗ ｎ
刖 吾
西 安市 阎 良区位于 关 中腹 地 ，距西 安市 中心 约 ５ ｍ，是我 国最大 的集 飞机 设计 、制造 、试 飞 和 ０ｋ 定型 为一体 的航 空工业 科研基 地 ，被 中外人 士誉 为 “ 中国 飞机城 ” 。本 文 的工 作 范 围 以西 安 市 阎 良区 为 中心 ，半 径 １０ ｋ 的范 围 ， 即东 经 １ ６２ 。 ７ ｍ ０ ．７ 一 １ １ ６ ，北纬 ３ ． 。３ ． 。 １． ｏ ０ ３０ ６１ 。这 一 区域 涉及 到工 作 ８ ７ 区 中部 华北地 震 区 的汾渭地 震带 、工作 区东南部 的 华 北 平 原 地 震 带 及 工 作 区北 部 的河 套 一银 川 地 震 带和 工 作 区 南 部 华 中 地 震 区 的长 江 中游 地 震 带 的 部分地 区 。１ ５ ５ ６年华 县 ８２ ．５级地震 是迄今 为止 人 类 地震 灾害 史上伤 亡最 大 的一 次地 震 。 ９ ８年泾 阳 １９ 南 部发 生 ４８级 地震 ，在西 安等 地 引起 了较 强烈 的 ． 震 感效应 …。为此 ，在 阎 良区开展城 市地 震小 区划
1场地模型的建立依据场地工程地震条件调查工作提供的场地钻孔资料土层波速测试数据和非线性特性试验获得的土体的非线性特性数据包括初始剪切模量剪切模量比与剪应变关系曲线阻尼比与剪应变关系曲线等并结合中国地震局行业标准中推荐的土类参数值建立了各个站点的场地土层地震反应一维计算模型由于模型众多在此仅列出4号钻孔的计算模型表1表2
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对需要采用时程分析法补充计算的建筑， 尚应根据设计要求提供土层剖面、场地 覆盖层厚度和有关的动力参数。
16
2.2 天然地基和基础抗震验算
2.2.1天然地基的抗震能力 多数天然地基的抗震能力较好
17
下列建筑可不进行天然地基及基础的 抗震承载力验算：
1 砌体房屋 2 地基主要受力层范围内不存在软弱粘
有利地段
不利地段
危险地段
2
2.1 .1 地段类别的划分
有利地段：
– 稳定基岩，坚硬土， – 开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等
不利地段：
– 软弱土，液化土， – 条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘， – 非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘， – 分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层
(如故河道、疏松的断层破碎带、暗埋的塘 浜沟谷和半填半挖地基)等
中密、稍密的碎石土，密实、中密的 砾、粗、中砂， fak>200的黏性土和粉土，坚硬黄土
稍密的砾、粗、中砂，除松散外的细、 粉 砂 ， fak≤200 的 黏 性 土 和 粉 土 ， fak>130的填土，可塑黄土
淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉 积的黏性土和粉土fak≤130的填土，流 塑黄土
500≥vs>250 250≥vs>140
a
岩石，密实的碎石土，密实的砾、粗、中砂，fak≥300的 1.5 粘性土和粉土
中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、粗、中砂，密 1.3 实和中密的细、粉砂，150≤fak＜300的粘性土和粉土，坚 硬黄土
– 结构破坏 或 基础破坏
坚硬地基 柔性结构好
刚性结构 有坏 有好
– 结构破坏
5
与覆盖层厚度的关系
覆盖层厚度厚 震害重
覆盖层厚度浅 震害轻
6
土层对地震波有放大或过虑作用
坚硬场地土地震动加速度幅值在短周期 内局部增大
软弱场地土地震动加速度幅值在长周期 内局部增大
坚硬场地的地震动以短周期为主
–保证建筑物在地震作用下的稳定性 –应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大
作用，其地震影响系数最大值应乘以增大系数。其 值可根据不利地段的具体情况确定，但不宜大于1.6
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场地岩土工程勘察，应根据实际需要划 分对建筑有利、不利和危险的地段
提供建筑的场地类别和岩土地震稳定性 (如滑坡、崩塌、液化和震陷特性等)评价
3
2.1 .1 地段类别的划分
危险地段：
– 地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、 泥石流等的部位
– 发震断裂带上可能发生地表位错的部位
选择有利地段 避开不利地段 不应在危 险地段建造建筑物
4
2.1.2 土的类型和场地类别的划分
1.建筑场地对建筑物的地震反应的影响
与场地的土层软硬有关
软弱地基 柔性结构破坏
软弱场地的地震动以长周期为主
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软弱地基上建筑物的震害重于坚硬地 基上建筑物
地震作用 开裂或损坏
建筑物的自振周期增大
软弱地基上建筑物 共振
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场地土类型(土层本身的刚度）
土的类型
岩土ห้องสมุดไป่ตู้称和性状
坚 硬 土 或 稳定岩石,密实的碎石土 岩石
土层剪切波速范 围(m/s)
vs>500
中硬土 中软土 软弱土
2.1 场地 2.2 天然地基和基础抗震验算 2.3 液化地基的判别与处理 2.4 地基的抗震加固 2.5 桩基抗震 2.6 地基引起的地面运动特性
1
2.1 场地
场地____建造工业与民用建筑物的建筑 场地 厂矿区 居民小区 自然村
场地土____场地下的岩土和土
建筑场地划分为三种地段：
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2.2.2 天然地基的抗震验算
天然地基基础抗震验算时，应采用地震作用效 应标准组合
地基抗震承载力应按下式计算：
aE = a a
– aE－调整后的地基抗震承载力； – a－ 地基抗震承载力调整系数，按表2.3采用 – a－深宽修正后的地基承载力特征值
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地基抗震承载力调整系数a
岩土名称和性状
vs≤140
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土层的等效剪切波速计算：
vse d0 t
n
t (di / vsi ) i 1
vse－ 土层等效剪切波速(m/s)；
d0－计算深度(m)，取覆盖层厚度和20m二者 的较小值；
t－ 剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；
di－计算深度范围内第i土层的厚度(m)；
vsi－计算深度范围内第i土层的剪切波速(m/s)
4 土层中的火山岩硬夹层，应视为刚体， 其厚度应从覆盖土层中扣除。
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2.1.3 建筑场地类别
等效剪切
场地类别
波速(m/s)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
vs>500
0
500≥ vs ＞ ＜5
250
250≥ vs＞ ＜3
140
vs ≤ 140
＜3
≥5 3~50 3~15
＞50 ＞15~80
＞80
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2.1.4发震断裂带的震害和避让措施
性土层的下列建筑： 1)一般的单层厂房和单层空旷房屋； 2)不超过8层且高度在25m以下的一般民
用框架房屋； 3)基础荷载与2)项相当的多层框架厂房。 3 本规范规定可不进行上部结构抗震验算
的建筑。
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软弱粘性土层： 7度、8度和9度时，地基承载力特征值
分别小于80、100和120kPa的土层。
2 对不符合1款规定的情况，应避开主断 裂带。其避让距离不宜小于下表规定
发震断裂最小避让距离
建筑抗震设防类别
烈
度
甲
乙
丙
丁
8 专门研究 300m
200m
－
9 专门研究 500m
300m
－
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2.1.5 局部孤突地形的震害影响
局部孤突地形－条状突出的山嘴、高耸孤立的 山丘、非岩石的陡坡等不利地段
尽量避开 无法避开
n－计算深度范围内土层的分层数。
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覆盖层厚度
1 一般情况下，应按地面至剪切波速大于 500m/s的土层顶面的距离确定。
2 当地面5m以下存在剪切波速大于相邻 上层土剪切波速2.5倍的土层，且其下卧岩 土的剪切波速均不小于400m/s时，可按地 面至该土层顶面的距离确定。
3 剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体， 应视同周围土层。
场地内存在发震断裂时，应对断裂的工程影响 进行评价：
1 对符合下列规定之一的情况，可忽略发震断 裂错动对地面建筑的影响：
1)抗震设防烈度小于8度； 2)非全新世活动断裂；（全新世：1万年） 3)抗震设防烈度为8度和9度时，前第四纪基
岩隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于60m和 90m。
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2.1.4发震断裂带的震害和避让措施