基于活動(dòng)斷層的地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析研究.pdf

1、目前全球進(jìn)入地震多發(fā)期，基于活動(dòng)斷層對(duì)未來地震進(jìn)行地震動(dòng)預(yù)測的研究得到蓬勃發(fā)展。日本阪神地震后，地震學(xué)者對(duì)地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析方法和理論進(jìn)行了廣泛研究。如何將地震學(xué)的研究成果用于工程結(jié)構(gòu)抗震研究是需要解決的一個(gè)問題。本文旨在將基于活動(dòng)斷層的地震動(dòng)場模擬與地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析作為一個(gè)完整的系統(tǒng)開展研究，建立一個(gè)考慮震源（活動(dòng)斷層）-地下結(jié)構(gòu)的全過程地震反應(yīng)分析方法，為地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析提供一種新的思路。主要研究成果如下:
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2、1)依據(jù)汶川地震余震記錄，運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)法，對(duì)汶川地震主震斷層模型進(jìn)行了反演分析，得到最優(yōu)震源模型及模型參數(shù)。最優(yōu)震源模型包含三個(gè)凹凸體(asperity)，凹凸體的總面積與整個(gè)破裂區(qū)域的面積之比接近Irikura和Miyake提出的經(jīng)驗(yàn)值。
　　(2)考慮大小地震拐角頻率的差異，假設(shè)主斷層上每個(gè)子源的拐角頻率與累計(jì)滑動(dòng)的子源個(gè)數(shù)平方根成反比，基于ω-2震源譜模型，通過推導(dǎo)構(gòu)建了一個(gè)新的函數(shù)，將動(dòng)力學(xué)拐角頻率引入傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)

3、法中，有效得改進(jìn)了低頻部分的合成結(jié)果。
　　(3)基于反演的汶川地震主震震源模型，運(yùn)用改進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)法，合成了汶川地震震源斷層的近場強(qiáng)地震動(dòng)場。對(duì)斷層不同方位的陣列觀測點(diǎn)地震動(dòng)峰值變化規(guī)律進(jìn)行了對(duì)比和總結(jié)。
　　(4)針對(duì)地震動(dòng)多面輸入，基于二維彈性波動(dòng)方程，推導(dǎo)了兩個(gè)波源時(shí)二維粘彈性人工邊界的法向和切向邊界方程以及該人工邊界的數(shù)值模擬方法。通過數(shù)值算例，驗(yàn)證了該人工邊界在多波源作用時(shí)的有效性。將多源輸入條件下的二維粘彈

4、性人工邊界推廣至三維條件。建立三維介質(zhì)模型，運(yùn)用等效荷載的方式對(duì)模型人工邊界面實(shí)現(xiàn)波動(dòng)荷載的輸入。將觀測點(diǎn)位移時(shí)程的數(shù)值分析結(jié)果與相應(yīng)解析解進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了波動(dòng)輸入的有效性。
　　(5)運(yùn)用汶川地震地震場，選取某地鐵車站結(jié)構(gòu)，采用不同的地震輸入方式進(jìn)行地震反應(yīng)分析。結(jié)果表明，根據(jù)實(shí)際計(jì)算各個(gè)側(cè)面的不同地震波作為輸入荷載，其計(jì)算結(jié)果與不考慮各個(gè)邊界面荷載差異的結(jié)果亦有變化。而這種差異會(huì)引起車站結(jié)構(gòu)最大層間位移角出現(xiàn)的部位以及最大層間

5、位移角幅值的變化。將車站置于汶川地震主震斷層的不同方位，分析了車站結(jié)構(gòu)不同部位的最大層間位移角γmax與地震動(dòng)峰值位移Dmax的相關(guān)性。分析結(jié)果顯示，在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，lgγmax∝ lgDmax。
　　(6)針對(duì)影響地下結(jié)構(gòu)地震動(dòng)響應(yīng)的主要因素，綜合分析了各種因素對(duì)地鐵車站橫截面地震動(dòng)變形的影響，并提出了改善地鐵車站橫截面變形的建議。結(jié)果表明，增大橫截面的相對(duì)剛度可以有效減小橫截面的最大層間位移變形值。地震動(dòng)加速度幅值不直接影響橫