学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

小应变剪切模量附加衰减对场地地震动力响应影响研究

作　者: 李玲
导　师: 黄博
学　校: 浙江大学
专　业: 岩土工程
关键词: 小应变剪切模量附加衰减场地地震响应有效应力分析法孔压模型数值模拟
分类号: TU435
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 11次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

小应变剪切模量Gmax是场地地震响应分析中的重要参数。在以往的场地地震响应有效应力分析法中,通常假定循环振动作用过程中土体的Gmax等同于相同有效应力静力状态下的Gmax,采用Hardin公式计算Gmax。而Hardin公式是根据土体静力状态下的试验所得到的,只考虑了有效应力和孔隙比等参数对Gmax的影响,未考虑循环振动历史这一重要因素。但已有的研究表明,在地震动中大应变幅振动将导致Gmax附加衰减,即地震过程中Gmax要比相应有效应力下Hardin公式计算得到的Gmax还要低,这部分由于地震振动导致的Gmax与静力状态下Gmax的区别,被称为附加衰减。目前,尚未有人探讨这种由于地震振动作用而产生的Gmax附加衰减给场地地震响应带来的影响。本文在回顾前人对各类土体Gmax受大振幅振动影响研究的基础上,得到了对应于强结构性土和弱结构性土的两种不同Gmax附加衰减模式。将附加衰减模量值GmaxⅡ与相同有效应力下静力状态的小应变剪切模量值GmaxⅠ之比作为参量进行分析发现,弱结构性土和强结构性土的模量比GmaxⅡ/GmaxⅠ与有效应力比σm’/σm0’。的关系可分别用两段式和三段式来表示,文中拟合得到了不同衰减模式对应的数学表达式。通过编制可考虑Gmax附加衰减影响的一维场地地震响应分析程序,对典型场地地震响应进行了分析对比。结果发现：Gmax附加衰减对场地加速度和剪应力响应均有较大影响,并将加速场地液化、扩大场地最终液化范围。地表加速度谱分析表明,考虑Gmax附加衰减后土体更加软化,对地震波短周期部分有减震作用,对长周期部分有加震作用。此外,文中还考察了场地条件和输入波卓越周期的影响,发现Gmax附加衰减对场地地震响应的影响程度随地下水位下降而增强,随场地土层厚度的增加无明显变化；强结构性土场地受到的影响比弱结构性土场地更大；不同卓越周期输入下均表现出由于Gmax附加衰减加快场地液化的现象。为进一步考察Gmax附加衰减对场地地震响应的影响,采用该程序模拟分析了饱和砂土场地的离心机振动台模型试验。为获得离心机振动台试验所采用福建砂的孔压模型参数,进行了排水条件下等剪应变幅扭剪试验和压缩回弹试验,得到应变型孔压模型中计算体应变增量Δεvd和土体回弹模量Er的试验参数。通过对不同幅值地震加速度输入下模型场地动力响应的数值模拟,并和试验结果比较,两者所得加速度响应吻合得很好,孔压响应存在数值模拟中孔压增长慢于试验实测结果的现象,认为可能是由于离心机振动台试验模型边界和确定孔压参数的试验中空心圆柱试样边界不同造成的；两者所得土层液化深度及各层达到液化的时间均较为相符。考虑Gmax附加衰减对模型场地的影响,得出：当输入峰值加速度较小时,Gmax附加衰减对场地地震响应有显著影响；当场地输入峰值加速度较大时,由于场地迅速发生液化,Gmax附加衰减对场地地震响应影响减弱甚至无影响。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-11
第1章绪论  11-23
  1.1 研究背景和研究意义  11-12
  1.2 研究现状  12-20
    1.2.1 场地地震反应分析方法  12-15
    1.2.2 土体动力特性变形参数的应用  15-16
    1.2.3 土体动力变形特性参数的国内外研究  16-19
    1.2.4 土体动力特性变形参数对场地地震响应的影响  19-20
  1.3 本文的研究思路和内容  20-23
第2章 G_(max)在大应变幅振动下的附加衰减  23-41
  2.1 前人对不同土类G_(max)的研究  23-25
  2.2 前人对小应变幅振动下G_(max)变化的研究  25-26
    2.2.1 试验仪器和原理  25
    2.2.2 研究成果介绍  25-26
  2.3 大应变幅振动下G_(max)变化的前人研究  26-33
    2.3.1 试验仪器和方法  26-30
    2.3.2 研究成果介绍  30-33
  2.4 大应变幅振动下G_(max)变化模式分析  33-38
  2.5 本章小结  38-41
第3章考虑G_(max)附加衰减的场地地震响应有效应力法分析程序  41-73
  3.1 SRAFFES程序介绍  41-50
    3.1.1 程序分析步骤  41-42
    3.1.2 有限元单元划分  42
    3.1.3 初始应力状态的计算  42-43
    3.1.4 动力有限元分析  43-46
    3.1.5 孔压增长及模量更新  46-49
    3.1.6 特殊条件下程序的退化  49-50
  3.2 程序有效性验证  50-61
    3.2.1 算例一  50-55
    3.2.2 算例二  55-61
  3.3 G_(max)附加衰减对场地地震响应的影响分析  61-70
    3.3.1 G_(max)附加衰减对砂土场地地震响应的影响  61-64
    3.3.2 不同场地条件对地震响应影响  64-68
    3.3.3 不同卓越周期地震波输入时的地震响应  68-70
  3.4 本章小结  70-73
第4章砂土场地离心机振动台试验模拟  73-95
  4.1 砂土材料模型参数及试验  73-85
    4.1.1 孔压模型中的体应变增量  74-81
    4.1.2 孔压模型中的回弹模量  81-84
    4.1.3 土体动力特性变形参数  84-85
  4.2 离心机振动台试验及结果介绍  85-86
  4.3 计算分析  86-92
    4.3.1 数值模拟与试验结果对比  86-90
    4.3.2 G_(max)附加衰减对模型场地地震响应的影响  90-92
  4.4 本章小结  92-95
第5章结论与展望  95-99
  5.1 本文主要结论  95-96
  5.2 展望  96-99
参考文献  99-103
作者简介  103
  个人简历  103
  攻读硕士学位期间发表论文情况  103

小应变剪切模量附加衰减对场地地震动力响应影响研究

内容摘要

全文目录

相似论文