土動(dòng)力學(xué)與土工抗震工程1場(chǎng)地分析與剪切層法第九講2基巖地基地震波土壩結(jié)構(gòu)特性地基特性地震特性地基及土工結(jié)構(gòu)物動(dòng)力分析抗震措施安全評(píng)價(jià)第九講場(chǎng)地分析與剪切層法3二、剪切層法一、場(chǎng)地分析地震動(dòng)參數(shù)與場(chǎng)地條件場(chǎng)地類別場(chǎng)地分析方法基本方程等效線性化求解實(shí)例分析第九講場(chǎng)地分析與剪切層法研究地基及其表面的地震動(dòng)特性4放大系數(shù)β：對(duì)某一輸入地震波，單自由度體系的動(dòng)力反應(yīng)譜加速度最大值與輸入地震波最大加速度的比值影響系數(shù)α：對(duì)某一輸入地震波，單自由度體系的動(dòng)力反應(yīng)最大慣性力與重力的比值一、場(chǎng)地分析1.地震動(dòng)參數(shù)與場(chǎng)地條件第九講場(chǎng)地分析與剪切層法實(shí)際應(yīng)用中對(duì)地震動(dòng)參數(shù)描述單自由度體系反應(yīng)譜（以加速度為例）加速度反應(yīng)譜SA：具有相同的阻尼比和不同自振頻率的一系列單自由度體系在某一輸入地震波作用下得到的最大反應(yīng)加速度對(duì)自振周期的關(guān)系圖SAT(s)0αT(s)0βT(s)0時(shí)程曲線：最大加速度、歷時(shí)等5基巖地基地震波幾何條件物理特性力學(xué)特性基本周期：均勻單層土多層土第九講場(chǎng)地分析與剪切層法一、場(chǎng)地分析1.地震動(dòng)參數(shù)與場(chǎng)地條件αT(s)0地基的動(dòng)力反應(yīng)特性（傳播、放大）基巖地震波的特性場(chǎng)地條件設(shè)計(jì)中應(yīng)全面考慮地震波特性和場(chǎng)地條件場(chǎng)地條件綜合指標(biāo)地面振動(dòng)影響系數(shù)反應(yīng)譜6αmaxαT(s)00.1Tg5Tg6.0Tg－特征周期一、場(chǎng)地分析在設(shè)計(jì)反應(yīng)譜曲線上，影響系數(shù)開(kāi)始下降的周期特征周期與地震烈度區(qū)劃和場(chǎng)地有關(guān)，近震較短且和基本周期呈正相關(guān)第九講場(chǎng)地分析與剪切層法1.地震動(dòng)參數(shù)與場(chǎng)地條件7一、場(chǎng)地分析2.場(chǎng)地類別等效剪切波速

vse（m/s）場(chǎng)地類別I類II類III類IV類

vse>500∞500≥vse>250<5m>5m250≥vse>140<3m3~50m>50m

vse≤140<3m3~15m15~80m>80m等效剪切波速:第九講場(chǎng)地分析與剪切層法基本周期8一、場(chǎng)地分析第九講場(chǎng)地分析與剪切層法3.場(chǎng)地分析方法基巖地基地震波土壩規(guī)范法

簡(jiǎn)單但粗略數(shù)值法復(fù)雜但準(zhǔn)確9中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖包括：

a）中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖；b）中國(guó)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖；c）地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期調(diào)整表。

(GB18306—2001)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖最新抗震規(guī)范采用參數(shù)：地震動(dòng)峰值加速度、地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期一、場(chǎng)地分析第九講場(chǎng)地分析與剪切層法3.場(chǎng)地分析方法規(guī)范法10一、場(chǎng)地分析第九講場(chǎng)地分析與剪切層法中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖3.場(chǎng)地分析方法規(guī)范法場(chǎng)地條件為平坦穩(wěn)定的一般（中硬）場(chǎng)地11一、場(chǎng)地分析第九講場(chǎng)地分析與剪切層法中國(guó)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖場(chǎng)地條件為平坦穩(wěn)定的一般（中硬）場(chǎng)地3.場(chǎng)地分析方法規(guī)范法12特征周期分區(qū)場(chǎng)地類型劃分堅(jiān)硬中硬中軟軟弱1區(qū)(近震區(qū))0.250.350.450.652區(qū)(中遠(yuǎn)震區(qū))

0.300.400.550.753區(qū)(遠(yuǎn)震區(qū))

0.350.450.650.90中國(guó)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期調(diào)整表

一、場(chǎng)地分析第九講場(chǎng)地分析與剪切層法3.場(chǎng)地分析方法規(guī)范法13地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)(g)＜0.050.050.10.150.20.3≥0.4地震基本烈度值＜ⅥⅥⅦⅦⅧⅧ≥Ⅸ地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)與地震基本烈度對(duì)照表

一、場(chǎng)地分析第九講場(chǎng)地分析與剪切層法與現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法的銜接：3.場(chǎng)地分析方法規(guī)范法14基巖地基地震波基巖地基地震波地震監(jiān)測(cè)站A建設(shè)場(chǎng)地B一、場(chǎng)地分析第九講場(chǎng)地分析與剪切層法地震波A基巖地震波地震波B3.場(chǎng)地分析方法數(shù)值法15剪切層法振型疊加法有限單元法適用于水平成層地基或土工結(jié)構(gòu)物；線性、等價(jià)線性適用于任意地基或土工結(jié)構(gòu)物；線性、非線性一、場(chǎng)地分析第九講場(chǎng)地分析與剪切層法基巖地基地震波地震監(jiān)測(cè)站A建設(shè)場(chǎng)地B結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化剪切層集中質(zhì)量系有限單元求解區(qū)域時(shí)域：如逐步積分法頻域：利用傅立葉變換振型：疊加法3.場(chǎng)地分析方法數(shù)值法16二、剪切層法一、場(chǎng)地分析場(chǎng)地條件對(duì)地基動(dòng)力反應(yīng)的影響場(chǎng)地類別場(chǎng)地分析方法基本方程及遞推公式等效線性化求解實(shí)例分析第九講場(chǎng)地分析與剪切層法17基本假定:1.基本方程及遞推公式基巖地基地震水平成層地基垂直向上傳播的SH波土體為粘彈性第九講場(chǎng)地分析與剪切層法二、剪切層法基本參數(shù):層厚h剪切模量G阻尼系數(shù)c或阻尼比λ密度ρ18一、剪切層法水平地基分層多自由度振動(dòng)體系(MDOFSystem-MultiDegreeOfFreedomSystem)第九講場(chǎng)地分析與剪切層法1.基本方程及遞推公式12inn+1zozozo基巖地基19一、剪切層法水平位移用表示，則動(dòng)力平衡方程為τ為剪應(yīng)力，沿水平層均勻分布。第九講場(chǎng)地分析與剪切層法1.基本方程及遞推公式12inn+1zozozoGmc假定土體為Voigt體則本構(gòu)關(guān)系為基本方程：20u的時(shí)程贈(zèng)變化可斥通過(guò)傅更立葉變伏換表示負(fù)為各頻鴿率成分鎖之和的花形式，你以上方葵程可在黨頻域內(nèi)派求解（SHAK楚E程序）方，此時(shí)兼認(rèn)為各卡頻率ωs對(duì)應(yīng)的被位移均叛為穩(wěn)態(tài)才反應(yīng)，被即一、剪切啞層法第九講筑場(chǎng)地構(gòu)分析與料剪切層棗法1.基本方程鎖及遞推公慮式12inn+1zozozo幅值－反映隨責(zé)深度變化反映隨趕時(shí)間變吵化為表示均簡(jiǎn)便，鵝推導(dǎo)過(guò)蜓程中省鋼略下標(biāo)s采用如掠下表達(dá)獅式：211.基本方多程及遞萍推公式向下傳播G*為復(fù)剪滋切模量三，表示拆地基材軋料的粘鹿彈性性加質(zhì)。2λG－復(fù)剪殖切模量拖的粘性烤部分φ－應(yīng)力應(yīng)預(yù)變相角，G－復(fù)剪腥切模量析的彈性雹部分二、剪扔切層法第九講帽場(chǎng)地分析騎與剪切層習(xí)法向上傳簽播12inn+1zozozo兩部分的相對(duì)獨(dú)塞立又相進(jìn)互影響22相鄰兩時(shí)層(j,j+軋1)交界面奶上剪應(yīng)壟力和位猾移的連衰續(xù)：可得確襖定Ej,Fj的遞推炒公式為二、剪切琴層法第九講羅場(chǎng)地分析坡與剪切層搖法1.基本方海程及遞通推公式12inn+1zozozo23令頂層表黃面處(z=0)的地震動(dòng)訓(xùn)振幅為U0，則U0=E1+F1又因此處擴(kuò)的剪應(yīng)力犬為零，故心有按遞推巨公式可批由U0表示各胳土層的振幅值盛參數(shù)Ej、Fj（j=1,慨2,……矮,n+1）對(duì)基巖往層，如Un+1可由地震伸記錄定出誤，可得2.基本方程五及遞推公計(jì)式二、剪索切層法第九講退場(chǎng)地分析儲(chǔ)與剪切層跟法12inn+1zozozo24任一Uj（如Un+1）已知，炭而Ej、Fj又均為U0的函數(shù)，揭即可解出U0，從而餐得到各單層的振濤幅值Ui對(duì)不同頻釣率分量ω求得相表應(yīng)的幅倆值U(ω)后，利用Four唱ier反變換，炒即可求得茶時(shí)域的幅蔽值為N為時(shí)間的鳳分段數(shù)（ω的個(gè)數(shù)）二、剪切柿層法第九講云場(chǎng)地分析慌與剪切層頓法1.基本方程碰及遞推公辣式12inn+1zozozo25二、剪切嶼層法第九講膛場(chǎng)地分析傍與剪切層丘法1.基本方派程及遞偶推公式方程建獵立及求說(shuō)解步驟挑：動(dòng)力平衡妹方程本構(gòu)關(guān)外系地基分層基本方鳳程解答表婚示為各頻率成貓分之和幅值表示欲為入射和反射擠兩部分應(yīng)力表達(dá)盤(pán)式邊界條件遞推公曬式某層為會(huì)輸入－已知求出全半部的幅值傅立葉反訪變換求出位陣移等問(wèn)題：該法僅店適用于穩(wěn)線性計(jì)治算，而覺(jué)巖土材案料具有潤(rùn)非線性智，特別則是剪應(yīng)攔變較大宇時(shí)具有勾強(qiáng)非線雙性26二、剪切員層法一、場(chǎng)地支分析場(chǎng)地條件何對(duì)地基動(dòng)淚力反應(yīng)的章影響場(chǎng)地類別場(chǎng)地分洗析方法聾概述基本方程等效線豆性化求晌解實(shí)例分怠析第九講長(zhǎng)場(chǎng)地屠分析與隆剪切層設(shè)法272.等效線性品化求解二、剪倦切層法第九講航場(chǎng)地分析重與剪切層猶法ΔE為DEC刊FD的面積C28二、剪租切層法第九講謝場(chǎng)地分析聞與剪切層蹄法2.等效線躍性化求夏解所需參數(shù):GmaxG/Gmax~γλ~γ室內(nèi)試丘驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)公葡式求取方宣法:29假定G(1),λ(1)常數(shù)計(jì)算（留含應(yīng)變僑時(shí)程）有效剪應(yīng)規(guī)變（γeff=0.辰65γmax）計(jì)算G(2),λ(2)開(kāi)始(G(2),λ(2))≈(G(1),λ(1))?結(jié)束(G(2),λ(2))→(G(1),λ(1))等效線塞性化方辜法計(jì)算引步驟YesNo二、剪望切層法第九講復(fù)場(chǎng)地分析舉與剪切層島法2.等效線延性化求祥解30結(jié)果整理各層的反乎應(yīng)時(shí)程曲荒線－位移育、速度的、加速謠度、應(yīng)宋變、應(yīng)酬力（總下、E、F）各量沿深薯度分布曲搖線－等效靈剪應(yīng)變作、阻尼稼比、模好量各層的加廁速度反應(yīng)糕譜－各層反膨應(yīng)加速度以的SDO量F體系的反交應(yīng)譜各層之?dāng)?shù)間的放笛大特性－反應(yīng)譜盛的放大系辭數(shù)二、剪切鍋層法第九講版場(chǎng)地積分析與烘剪切層色法2.等效線性哄化求解31基于等贈(zèng)效線性棄化的剪切層駕法計(jì)算此步驟確定輸碰入地震片波地基分層縮慧并確定參娘數(shù)對(duì)地震波濃進(jìn)行傅立柄葉變換等效線性憑化求解開(kāi)始成果整理布與場(chǎng)地分賞析結(jié)束二、剪部切層法第九講娃場(chǎng)地惕分析與荷剪切層性法2.等效線性拿化求解32基于等效膽線性化的凈剪切層法捐評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：二、剪切揉層法第九講完場(chǎng)地分析站與剪切層排法2.等效線窮性化求史解概念簡(jiǎn)單椅，容易編喇程計(jì)算應(yīng)用30多年，積么累了豐富惠的經(jīng)驗(yàn)只能應(yīng)用念于水平成季層地基和SH波不能考慮貼孔壓的影榴響不能考辭慮剪切企模量和鋤阻尼比制隨時(shí)程紀(jì)的變化33基于等滑效線性博化的剪符切層法固程序簡(jiǎn)餅介－SHA稅KE族二、剪麥切層法第九講朗場(chǎng)地怠分析與光剪切層嘆法2.等效線手性化求淺解程序作者機(jī)構(gòu)SHAKESchnabeletal.(1972）UCBerkeleySHAKE91Idress&Sun(1982)UCDavisSHAKE21Kagawa(1995)WayneStateUniv.DYNEQ吉田&末富(1995)佐藤工業(yè)(株)ProSHAKEEduProCivilSystemsInc.(1998)EduProCivilSystemsInc.EERABardetet.al.(2000)Univ.ofSouthernCalifornia34二、剪勤切層法一、場(chǎng)項(xiàng)地分析場(chǎng)地條件襲對(duì)地基動(dòng)糠力反應(yīng)的奏影響場(chǎng)地類別場(chǎng)地分析姥方法基本方程等效線鏟性化求野解實(shí)例分析第九講挖場(chǎng)地激分析與敏剪切層題法353.實(shí)例分析基巖粘土地震波Ip＝503.852.453.059.35單位：m二、剪惜切層法第九講木場(chǎng)地分析皂與剪切層佳法離心模傅型試驗(yàn)36G/Gmax,λ:IPGmax:NSP頌conc跨ept二、剪切瘋層法第九講汽場(chǎng)地品分析與輝剪切層萌法3.實(shí)例分烏析（1）根據(jù)經(jīng)者驗(yàn)確定非探線性參數(shù)微：37Eff桌ect鋒of獵IPon柄G/GmaxEff榮ect屆of砌IPon勢(shì)dam趟pin誓gr差ati般o漸(Vuc酷eti妙c&授Do垮bry雀)二、剪切化層法第九講聰場(chǎng)地端分析與攜剪切層陷法3.實(shí)例分脊析（1）根據(jù)經(jīng)括驗(yàn)確定非拐線性參數(shù)插：38G/Gmaxandλuse浪di太nt倚his猜st湊udyIP=50二、剪切啞層法第九講題場(chǎng)地倉(cāng)分析與上剪切層辦法3.實(shí)例分析（1）根據(jù)經(jīng)產(chǎn)驗(yàn)確定非填線性參數(shù)父：39Nor凡mal秩ize漸dS壘oil叔Pa堡ram女ete革rs(aft逝erEga廈na費(fèi)nd銅Ebe蒜lin才g1擦985陳)(1)(2)(3)(4)二、剪博切層法第九講軍場(chǎng)地分析稿與剪切層譜法3.實(shí)例分析（1）根據(jù)鑒經(jīng)驗(yàn)確緣瑞定非線漢性參數(shù)闊：40二、剪竟切層法第九講逢場(chǎng)地分析偷與剪切層蔽法3.實(shí)例分析（1）根據(jù)簽經(jīng)驗(yàn)確糞定非線旬性參數(shù)菜：K=1碼300村0kP雪an1=0.9拔0n2=0.5腐5β=0.嬸34m=0.傷7241二、剪切明層法第九講遮場(chǎng)地院分析與匪剪切層碌法3.實(shí)例分封析（