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

1、目前全球進入地震多發(fā)期，基于活動斷層對未來地震進行地震動預(yù)測的研究得到蓬勃發(fā)展。日本阪神地震后，地震學(xué)者對地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析方法和理論進行了廣泛研究。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問題。本文旨在將基于活動斷層的地震動場模擬與地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析作為一個完整的系統(tǒng)開展研究，建立一個考慮震源（活動斷層）-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，運用經(jīng)驗格林函數(shù)法，對汶川地震主震斷層模型進行了反演分析，得到最優(yōu)震源模型及模型參數(shù)。最優(yōu)震源模型包含三個凹凸體(asperity)，凹凸體的總面積與整個破裂區(qū)域的面積之比接近Irikura和Miyake提出的經(jīng)驗值。
　　(2)考慮大小地震拐角頻率的差異，假設(shè)主斷層上每個子源的拐角頻率與累計滑動的子源個數(shù)平方根成反比，基于ω-2震源譜模型，通過推導(dǎo)構(gòu)建了一個新的函數(shù)，將動力學(xué)拐角頻率引入傳統(tǒng)經(jīng)驗格林函數(shù)

3、法中，有效得改進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，運用改進的經(jīng)驗格林函數(shù)法，合成了汶川地震震源斷層的近場強地震動場。對斷層不同方位的陣列觀測點地震動峰值變化規(guī)律進行了對比和總結(jié)。
　　(4)針對地震動多面輸入，基于二維彈性波動方程，推導(dǎo)了兩個波源時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，驗證了該人工邊界在多波源作用時的有效性。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，運用等效荷載的方式對模型人工邊界面實現(xiàn)波動荷載的輸入。將觀測點位移時程的數(shù)值分析結(jié)果與相應(yīng)解析解進行對比，驗證了波動輸入的有效性。
　　(5)運用汶川地震地震場，選取某地鐵車站結(jié)構(gòu)，采用不同的地震輸入方式進行地震反應(yīng)分析。結(jié)果表明，根據(jù)實際計算各個側(cè)面的不同地震波作為輸入荷載，其計算結(jié)果與不考慮各個邊界面荷載差異的結(jié)果亦有變化。而這種差異會引起車站結(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與地震動峰值位移Dmax的相關(guān)性。分析結(jié)果顯示，在對數(shù)坐標系中，lgγmax∝ lgDmax。
　　(6)針對影響地下結(jié)構(gòu)地震動響應(yīng)的主要因素，綜合分析了各種因素對地鐵車站橫截面地震動變形的影響，并提出了改善地鐵車站橫截面變形的建議。結(jié)果表明，增大橫截面的相對剛度可以有效減小橫截面的最大層間位移變形值。地震動加速度幅值不直接影響橫