土动力学 第6章(土层地震反应解析解)课件.ppt

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1、第6章：一维土层粘弹性地震反应解析分析设地基地面水平，土层厚度为H、密度为、阻尼系数为C、动剪切模量为G。基岩面有一水平向地震运动。1定解问题的建立土层地震反应计算简图土层地震反应计算简图考察地基内的一土柱，其断面为1，取土柱微单元作动力平衡分析，并把基岩输入地震化作边界静止不动而在计算域各点上作用着惯性力的问题进行计算，土层方向相对位移分别以表示、绝对位移以表示。选取基岩面上一点作为坐标原点，建立直角坐标系，可得齐次边界条件单层地基一维土层粘弹性地震反应定解问题如下：假定土层厚度H=20m、基岩输入一人工地震波其加速度峰值为1.25/s/s、特征

2、周期取0.4s。3算例地表地震动速度曲线地表地震动加速度曲线地表地震动位移曲线2、侧向土体耦合作用对土层地震反应的影响计算结果表明：弹性系数k、阻尼系数对地震动位移峰值、速度峰值影响较小；弹性系数k对地震动加速度峰值影响较大，弹性系数k减小加速度峰值增大，弹性系数k增大加速度峰值减小，最大影响程度可达15%以上；阻尼系数对地震动加速度峰值影响较大，阻尼系数减小加速度峰值增大，阻尼系数增大加速度峰值减小，最大影响程度可达25%以上。3、边界条件对土层粘弹性地震反应的影响1前言研究具体的物理系统，还必须考虑研究对象所处的特定“环境”，而周围环境的影响常体

3、现为边界上的物理状况，即边界条件。对于土层粘弹性地震反应，地表面一般作为自由边界，而对于地下深处基岩面的边界条件有两种处理方法：一是静止边界，即把基岩输入地震化作边界静止不动而在计算域各点上作用着惯性力的问题进行计算；二是非静止边界，即考虑基岩与上覆土层位移的连续性，认为基岩面处的位移就是输入地震动的位移。这两种边界条件在土层粘弹性地震反应计算中都得到广泛的应用。2边界条件对土层地震反应的影响分析分别选择ELCENTRO(1941)南北向天然地震波(峰值加速度为3.42m/s2)、人工地震波(峰值加速度为1.25m/s2)作为基岩输入地震波，土层厚度

4、分别取10m、30m、50m、70m、100m，土层密度分别取1600kg/m3、1700kg/m3、1800kg/m3、1900kg/m3、2000kg/m3，土层阻尼比分别取0.05、0.1、0.2、0.3、0.4，土层剪切波速分别取67m/s、210m/s、300m/s、360m/s、420m/s，进行静止边界和非静止边界两种情况的土层地震反应计算，并对计算结果进行分析，得到边界条件对土层地震反应的影响如下：静止边界非静止边界地表地震动峰值加速度放大倍数厚度10m30m50m70m100m静止边界1.061.121.431.421.30非静止边

5、界1.400.880.570.480.30