土动力性能对地震动影响研究及测试标准初探
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摘要
土层地震反应受土动力特性的影响已是公认的事实,对此方面也已进行了较多研究,但大多还是定性分析,缺少定量研究。同时,对于如何判定非线性特性的影响大小和测试标准,还没有深刻的认识。
本文采用数值分析的方法,针对典型场地和地震波输入,研究了剪切模量比、阻尼比和剪切波波速对地震动的影响,并建立剪切模量比变化与剪切波速变化间的等量关系。同时,对土动力非线性测试误差控制标准问题开展初步研究。主要工作包括:
1.研究了动剪切模量非线性(剪切模量比)对土层地震反应的影响。提出了典型场地中剪切模量比相对变化与地震影响系数和特征周期变化间的定量关系,同时给出了典型场地中剪切模量非线性变化与剪切波速变化间的对等关系。
2.采用地震波输入,研究了土层阻尼比对土层地震反应的影响,并与已有的人造波输入结果进行了对比。结果表明,本文地震波输入下的结果与以往人造波结果类同。对比来看,阻尼比对地震动的影响要小于模量比非线性变化的影响。
3.针对典型场地分析土层剪切波速的变化对地震动的影响,并与以往他人研究结果结合,给出了等效剪切波速变化与地震影响系数和特征周期变化间的关系曲线及计算公式。
4.对土动力非线性测试误差控制标准问题进行了初步研究,指出了研究土动力非线性测试误差标准的重要性,以及目前开展这项研究需要解决的关键问题。提出了解决土动力非线性测试误差定量评价标准问题的基本思路,即以对结构反应影响为依据,从土非线性、地震动和结构响应相互关系分析中得到土非线性误差控制要求。基于上述基本思想和思路,提出了中等地震输入下动剪切模量非线性测试误差控制标准。
It is well known that ground motion is influenced by soil dynamic feature and have been studied for many years. The most of study is qualitative but not quantitative, and it is not very clear to how to determine the effect degree and the testing standard of the soil nonlinear property.
In this paper, the effects of shear modular ratio, damping ratio and shear velocity on ground motion have been investigated by simulation focusing on typical sites and earthquake loadings. At the same time, the equivalent relation between the change of shear modular ratio and shear velocity has been presented. The error standard of soil dynamic non-linear tests has been primarily researched. The main works are:
1. The effect of shear modular ratio on ground motion is studied. The quantitative relation between relative change of shear modular ratio and characteristics period is proposed for typical sites. And the equivalent relation between the change of shear modular ratio and shear velocity has been presented.
2. Under earthquake loadings, the effect of damping ration on ground motion is investigated and compared with the results under artificial waves. The comparison results indicate that they are similarity and the effect of damping ratio on ground motion is less than that of shear modular ratio.
3. For typical sites, the influence of shear wave velocity of soil layers on ground motion is analyzed. Combined with other’s results, the relationship between the change of shear wave velocity and earthquake influence factor is given.
4. In this paper, the error standard of soil dynamic non-linear test is studied. The import of this study and the key problems is pointed. The basic idea for solving quantitative standard of soil non-linear test is presented, i.e. basing on structure reaction. So the error standard of soil dynamic non-linear test under medium earthquake loading is proposed.
本文采用数值分析的方法,针对典型场地和地震波输入,研究了剪切模量比、阻尼比和剪切波波速对地震动的影响,并建立剪切模量比变化与剪切波速变化间的等量关系。同时,对土动力非线性测试误差控制标准问题开展初步研究。主要工作包括:
1.研究了动剪切模量非线性(剪切模量比)对土层地震反应的影响。提出了典型场地中剪切模量比相对变化与地震影响系数和特征周期变化间的定量关系,同时给出了典型场地中剪切模量非线性变化与剪切波速变化间的对等关系。
2.采用地震波输入,研究了土层阻尼比对土层地震反应的影响,并与已有的人造波输入结果进行了对比。结果表明,本文地震波输入下的结果与以往人造波结果类同。对比来看,阻尼比对地震动的影响要小于模量比非线性变化的影响。
3.针对典型场地分析土层剪切波速的变化对地震动的影响,并与以往他人研究结果结合,给出了等效剪切波速变化与地震影响系数和特征周期变化间的关系曲线及计算公式。
4.对土动力非线性测试误差控制标准问题进行了初步研究,指出了研究土动力非线性测试误差标准的重要性,以及目前开展这项研究需要解决的关键问题。提出了解决土动力非线性测试误差定量评价标准问题的基本思路,即以对结构反应影响为依据,从土非线性、地震动和结构响应相互关系分析中得到土非线性误差控制要求。基于上述基本思想和思路,提出了中等地震输入下动剪切模量非线性测试误差控制标准。
It is well known that ground motion is influenced by soil dynamic feature and have been studied for many years. The most of study is qualitative but not quantitative, and it is not very clear to how to determine the effect degree and the testing standard of the soil nonlinear property.
In this paper, the effects of shear modular ratio, damping ratio and shear velocity on ground motion have been investigated by simulation focusing on typical sites and earthquake loadings. At the same time, the equivalent relation between the change of shear modular ratio and shear velocity has been presented. The error standard of soil dynamic non-linear tests has been primarily researched. The main works are:
1. The effect of shear modular ratio on ground motion is studied. The quantitative relation between relative change of shear modular ratio and characteristics period is proposed for typical sites. And the equivalent relation between the change of shear modular ratio and shear velocity has been presented.
2. Under earthquake loadings, the effect of damping ration on ground motion is investigated and compared with the results under artificial waves. The comparison results indicate that they are similarity and the effect of damping ratio on ground motion is less than that of shear modular ratio.
3. For typical sites, the influence of shear wave velocity of soil layers on ground motion is analyzed. Combined with other’s results, the relationship between the change of shear wave velocity and earthquake influence factor is given.
4. In this paper, the error standard of soil dynamic non-linear test is studied. The import of this study and the key problems is pointed. The basic idea for solving quantitative standard of soil non-linear test is presented, i.e. basing on structure reaction. So the error standard of soil dynamic non-linear test under medium earthquake loading is proposed.
引文
1.薄景山,李秀领,李山有.场地条件对地震动影响的若干进展[J].世界地震工程,2003,19(2), 11-15.
2.陈国兴,刘雪珠,王炳辉.土动力参数变异性对深软场地地表地震动参数的影响.防灾减灾工程学报,2007,27(1),1-10.
3.陈国兴,谢君斐,张克绪.土的动模量和阻尼比的经验估计[J].地震工程与工程振动,1995,15(1), 73-84.
4.陈国兴,张克绪,谢君斐.以剪切波速为指标的液化判别方法及其适用性.哈尔滨建筑大学学报[J],1996 ,29(1).
5.费涵昌,吴一伟.黄浦江大桥桥址土层的动力特性研究[A].第三届全国土动力学学术会议[C].上海:同济大学出版社.1990,303-308.
6.丰万玲.煤灰土动力特性的试验研究[R].国家地震局工程力学研究所研究报告.1984.
7.高玉峰,刘汉龙,朱伟,顾长存.剪切波速对砂土层地震反应的影响[J].工程勘察,2001第1期, 39-42.
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11.胡聿贤,孙平善,章在墉等.场地条件对震害和地震动的影响.地震小区划-理论与实践[M].北京:地震出版社,1989, 12-18.
12.蒋寿田,王幸辛.郑州地区地基原状土动模量和阻尼比[A].第三届全国土动力学学术会议[C].上海:同济大学出版社.1990,151-155.
13.兰景岩.土的动力学参数对场地设计反应谱的影响[D].哈尔滨:中国地震局工程力学研究所,2006.
14.兰景岩,薄景山,吕悦军.剪切波速对设计反应谱的影响研究[J].震灾防御技术.2007,2(1),19-24.
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16.廖振鹏,李大华.设计地震反应谱的双参数标定模型.地震小区划-理论与实践[M].北京:地震出版社,1989, 196-207.
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