›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (12): 3345-3353.doi: 10.16285/j.rsm.2015.12.001

• 基础理论与实验研究 •    下一篇

多维地震荷载等效循环周数计算模型

陈青生1,熊 浩2,高广运3   

  1. 1.新加坡国立大学 土木与环境工程学院,新加坡 119077;2.台州学院,浙江 台州 318000; 3.同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092
  • 收稿日期:2014-05-12 出版日期:2015-12-11 发布日期:2018-06-14
  • 作者简介:陈青生,男,1982年生,博士,主要从事岩土动力本构模型与岩土地震工程方面的研究工作。
  • 基金资助:

    浙江省自然科学基金项目(No. Y1110950);国家自然科学基金项目(No. 41372271);上海市重点学科建设项目(No. B308)。

A computational model for equivalent cyclic number of multidirectional earthquake loading

CHEN Qing-Sheng1, XIONG Hao2, GAO Guang-Yun3   

  1. 1. Department of Civil and Environmental Engineering, National University of Singapore, Singapore City, 119077, Singapore; 2. Taizhou University, Taizhou, Zhejiang 318000, China; 3. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University , Shanghai 200092, China
  • Received:2014-05-12 Online:2015-12-11 Published:2018-06-14
  • Supported by:

    Project supported by the National Natural Science Foundation of Zhejiang Province (Grant No. Y1110950), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 41372271) and Key Scientific Construction Program of Shanghai (Grant No. B308).

摘要: 地震波是一种多维的随机荷载,一般在参数测定中应将其转化为等效循环荷载。采用有限元模拟多向地震荷载作用下的砂土动力响应,介绍了弹塑性边界面模型及其参数的含义,阐述了确定参数的方法,选取涵盖大震、中震、近场、远场及不同土质条件的155组多向地震输入时程进行单向、多向加载。利用混合效应回归分析法,建立了多向地震荷载作用下等效循环周数计算模型,分析验证了该模型的准确性。提出了基于等效循环周数比的多维地震荷载作用下等效循环周数计算方法。研究表明:模型预测值能较好地反映等效循环周数实际值的变化趋势;震级和震中距对等效循环周数比影响不明显;砂土特性对等效循环周数比的影响具有主导作用, 在不同震级范围内,等效循环周数比均随着相对密度的增大而增大,对应于相对密度为45%、60%、80%、100%的砂土,等效循环周数比分别近似为1.60、1.85、1.90和2.05。

关键词: 多维地震, 等效循环周数比, 计算模型

Abstract: An earthquake wave is a multidirectional random load, which is commonly converted to an equivalent cyclic load with uniform amplitude for laboratory tests. Dynamic responses of sand subjected to multidirectional earthquake loading are simulated using a FEM code. An elastoplastic boundary surface constitutive model is introduced. The method for determining material parameters is discussed. 155 groups of ground motions with multi-components from far to near field of moderate or strong earthquake events at different site conditions are used as input motions for unidirectional and multidirectional loading. Based on hybrid-effect regression analysis methods, a computation model for equivalent number of uniform strain cycles under the condition of multidirectional earthquake loading is proposed. Capability of the proposed model is clearly shown. Based on the ratio of equivalent cyclic number of strain, a method for computing the equivalent cyclic number of multidirectional earthquake loading is proposed. The results show that the proposed model can well predict the variation trend of the equivalent cyclic number of uniform strain cycles. The ratio of the equivalent cyclic number is trivially affected by the earthquake magnitude and site-to-source distance, though it is significantly influenced by the properties of sand. The ratio of equivalent number of strain cycles increases with the relative density of sand within different scopes of earthquake magnitude. For the sands of relative densities 45%, 60%, 80% and 100%, the mean ratio is about 1.60, 1.85, 1.90 and 2.05, respectively.

Key words: multidirectional earthquake loading, ratio of equivalent number of strain cycle, computation model

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[1] 郑光, 许强, 彭双麒. 岩质滑坡−碎屑流的运动距离计算公式研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4897-4906.
[2] 王丽艳, 巩文雪, 曹晓婷, 姜朋明, 王炳辉. 砾钢渣抗液化特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3741-3750.
[3] 唐 然,许 强,吴 斌,范宣梅,. 平推式滑坡运动距离计算模型[J]. , 2018, 39(3): 1009-1019.
[4] 岳 哲,叶义成,王其虎,姚 囝,施耀斌. 基于量纲分析的岩石相似材料抗压强度计算模型[J]. , 2018, 39(1): 216-221.
[5] 胡明鉴,蒋航海,崔 翔,阮 洋,刘海峰,张晨阳,. 钙质砂电导率与相关性问题初探[J]. , 2017, 38(S2): 158-162.
[6] 易庆林,赵能浩,刘艺梁, . 基于能量守恒的滑坡稳定性计算模型[J]. , 2017, 38(S1): 1-10.
[7] 杨光华,黄忠铭,姜 燕,徐传堡,乔有梁,陈富强, . 深基坑支护双排桩计算模型的改进[J]. , 2016, 37(S2): 1-15.
[8] 刘 宝 ,PHAM Duc Phong ,苏 谦 ,桂 波,. 不同含水状态下基床级配碎石填料变形特性研究[J]. , 2016, 37(5): 1365-1372.
[9] 齐昌广 ,刘干斌 ,陈永辉 ,郭 卫,. 塑料套管管侧前注浆桩承载特性的现场试验研究[J]. , 2015, 36(8): 2377-2385.
[10] 王金梅 ,张迎宾,赵兴权 , . 微型抗滑桩单桩设计计算模型及算法研究[J]. , 2015, 36(8): 2395-2401.
[11] 吴润泽 ,周海清 ,胡 源 ,钟一洋 ,李鹏举 ,杨玖宏,. 基于有限差分原理的预应力锚索抗滑桩改进计算方法[J]. , 2015, 36(6): 1791-1800.
[12] 李 波 ,吴 立 ,邓宗伟 ,陈 剑 ,唐爱松,. 高速铁路隧道围岩抗力系数现场试验与理论研究[J]. , 2015, 36(2): 532-541.
[13] 王清标 ,张 聪 ,王 辉 ,温小康 ,施振跃 ,吕荣山 ,王天天,. 预应力锚索锚固力损失与岩土体蠕变耦合效应研究[J]. , 2014, 35(8): 2150-2156.
[14] 王永志 ,盛业华 ,周良辰 ,陈建忠 ,梁 艳 . 3D GIS支持下盐腔围岩三维计算模型的生成[J]. , 2012, 33(5): 1557-1564.
[15] 齐志刚,王翠英,王家阳. 预应力双排支护桩的计算理论研究及工程应用[J]. , 2010, 31(3): 911-917.
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[1] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
[2] 张文杰,陈云敏. 垃圾填埋场抽水试验及降水方案设计[J]. , 2010, 31(1): 211 -215 .
[3] 宫伟力,安里千,赵海燕,毛灵涛. 基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征[J]. , 2010, 31(2): 371 -376 .
[4] 万 智,董 辉,刘宝琛. 基于正交设计下SVM滑坡变形时序回归预测的超参数选择[J]. , 2010, 31(2): 503 -508 .
[5] 孙曦源,栾茂田,唐小微. 饱和软黏土地基中桶形基础水平承载力研究[J]. , 2010, 31(2): 667 -672 .
[6] 王明年,郭 军,罗禄森,喻 渝,杨建民,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道深浅埋分界深度研究[J]. , 2010, 31(4): 1157 -1162 .
[7] 胡勇刚,罗 强,张 良,黄 晶,陈亚美. 基于离心模型试验的水泥土搅拌法加固斜坡软弱土地基变形特性分析[J]. , 2010, 31(7): 2207 -2213 .
[8] 谭峰屹,姜志全,李仲秋,颜惠和. 附加质量法在昆明新机场填料压实密度检测中的应用研究[J]. , 2010, 31(7): 2214 -2218 .
[9] 柴 波,殷坤龙,肖拥军. 巴东新城区库岸斜坡软弱带特征[J]. , 2010, 31(8): 2501 -2506 .
[10] 杨召亮,孙冠华,郑 宏. 基于潘氏极大值原理的边坡稳定性的整体分析法[J]. , 2011, 32(2): 559 -563 .