地震作用下地裂缝场地振动台试验模型设计研究

摘要

地裂缝对西安地区的既有建筑物造成了巨大危害，严重制约着城市的发展。目前，规划、建设中的西安地铁隧道、高架桥工程都不可避免的要穿越地裂缝带，可能导致一系列重大的潜在地质灾害问题。西安又是高烈度地区，未来存在着较大的潜在地震危险。加之现阶段关于地裂缝场地在地震作用下动力响应的研究尚未完善，模拟方法需要试验验证，因此，进行地裂缝场地振动台试验设计研究具有重要的工程实用价值。 本文以西安f4地裂缝为原型，对地裂缝场地振动台模型试验进行了设计。以相似理论为基础，采用量纲分析法，计算了模型的几何尺寸、材料特性和动力特性相似比之间的关系；确定了模型土层和剪切型模型土箱的尺寸；进行了加载制度、测量系统的设计，获得了一套完整的振动台模型试验方案。在此基础上，本文采用ABAQUS有限元软件对所设计模型进行了模拟分析，计算得出了模型的动力特性，分析了该试验方案的可行性，并初步找出了地裂缝场地振动台模型的动力响应规律，可作为实际试验结果的对比参考。 计算结果表明：本次设计的模型能够反映出实际地裂缝场地的现状，特别是地裂缝场地在动力作用下的基本特征；采用缩尺模型分析能够表现出明显的上下盘效应、峰值加速度放大效应和能量放大效应规律；同时，分析结果表明地裂缝场地能量分布与峰值加速度的平方无线性关系，地裂缝场地的动力响应受输入地震波的波形、方向等因素影响明显，在进行振动台试验时应根据场地类别选择合适的地震波进行加载，在抗震设计中应采用时程分析法进行补充计算。

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