毕业论文：分层厚度对土层地震反应计算结果的影响.docVIP

分层厚度对土层地震反应计算结果的影响 摘要 以场地地震安全性评价的地震危险性分析结果中给定的反应谱为目标谱，人工合成三条地震动时程，以人工波作为基岩输入，通过构造不同的场地模型，即建立三层水平成层土层模型，改变分层厚度，分别计算分析出不同厚度分层模型所对应的地表加速度峰值和反应谱及其对应的周期，对计算得到的结果进行分析比较，最终得出分层厚度对土层地震反应计算结果的影响。 关键词：人工波；分层厚度；土层模型； 土层反应分析 目录 引言1 1.人工合成地震动选取1 2.一维土层地震反应分析方法2 2.1线性土层反应分析方法3 2.2线性阻尼土层地震反应4 2.3计算程序框图5 3.场地介绍6 4.构建场地模型及分析计算6 4.1模型一7 4.2模型二8 4.3模型三9 4.4分析计算9 4.4.1输出地表地震动时程曲线9 4.4.2计算过程与结果11 4.4.3数值分析与比较13 结论14 致谢15 参考文献15 防灾科技学院毕业设计（论文、综合实践报告） PAGE 15 引言 地球地表及近地表的介质十分复杂，地球表面的局部场地地形和覆盖土层情况千差万别，从而形成了地球表面复杂的局部场地条件。局部场地条件包括局部场地地形条件和覆盖土层条件。为了探讨场地条件对地震动特性的影响，人们提出了多种分析方法，针对每一特定场地，人们可采用理论模型计算分析方法来考虑场地条件对地震动的影响问题，由于场地条件对土层地震反应计算结果有影响，场地条件包括了覆盖土层条件，本文针对改变分层厚度，建立不同的模型，用安评程序来分析分层厚度对土层地震反应计算结果的影响，伴随着分层厚度的变化进行分析，即模型的不同，继而进行比较，用计算得到的数据来说明分层厚度对土层地震反应计算结果的影响。 1.人工合成地震动选取 本文以防灾科技学院工程地震实训中心工程场地地震危险性分析结果，利用saw程序，改便随机数人工合成三条地震动时程，结果如图1-1,1-2,1-3所示： 图1-1 输入波Accend-1 图1-2 输入波Accend-2 图1-3 输入波Accend-3 2.一维土层地震反应分析方法 场地条件对地震动影响分析的理论模型计算方法是基于场地模拟的力学简化模型结合动力方程的数值求解，以确定场地地震动参数的方法，人们通常称之为地表土层地震反应分析方法。 一维场地模型是一种半无限弹性均匀基岩空间上覆盖水平成层土体的较为理想的场地力学模型，如图2-1所示。对于大多数局部场地或大面积场地（如城市区划场地）的局部范围内出场地地震影响分析这一方法从的工程角度考虑满足应用要求。 自由地表面 图2-1 一维场地力学模型 2.1线性土层反应分析方法 对于水平成层模型，如图2.1所示，假设基岩地震波垂直入射，则土层中同一平面内质点运动相同，只需要一个垂直坐标Z表示，地震反应是一维波动现象，横向非均匀变化场地要考虑界面和岩土特性随空间的变化，求解的是二维或三维波动问题。 先看线性弹性土层地震反应，设平面波入射到平面界面上，反射波和透射波与入射波的关系。假定是谐波入射。 反射波和透射波也一定是相同频率，相同波速的谐波： 反射波： QUOTE ；透射波： QUOTE 反射波的小括号中负号，表示向下传播；投射波的波速变位 QUOTE ，表示进入另一个介质。现在的问题是由振幅E确定反射波振幅 QUOTE .两个未知数，需要两个定解条件，即位移和应力连续。 QUOTE QUOTE 应力等于刚度乘应变 QUOTE 因为是剪切波，所以用剪切刚度，又因为是一维平面波，只有一个坐标Z，应变等于位移乘以长度。带入求解得到： QUOTE ， QUOTE = QUOTE ， 式中a= QUOTE 称为波阻抗比。 对于N层土层，在每个分界面上，有很多来回的反射波和透射波，因为是谐波，总可以合并成上行波和下行波，由此可由简单的两层推广到多层土。 对于某一个界面来说，可以得到界面上下两侧波幅系数的关系： QUOTE （1） 这个关系式表示连接土层界面上下波幅的关系。由此可以一层套一层连接起来，推导出转换矩阵表示邻层振幅的递推关系： QUOTE ，n=1，2，3…………….N=1 （2） 式中： QUOTE 为第n层的波幅矢量。转换矩阵 QUOTE 为： QUOTE （3） 式中： QUOTE QUOTE 为第n层的厚度； QUOTE 为第n层的波数。