sh波激励下上覆粘弹性场地土的振动分析

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1、SH波激励下上覆粘弹性场地土的振动分析第32卷,第2期2007年4月中南公路工程CentralSouthHighwayEngineeringVo1.32.No.2Apr.,2007SH波激励下上覆粘弹性场地土的振动分析李刚,段林,熊益农,尚守平,黄均田(湖南大学土木工程学院,湖南长沙410082)[摘要]采用工程波动理论,考虑简谐SH波诱发的水平振动和场地土的材料阻尼,假定场地土体系处于反平面应变状态,研究半空间上SH波激励下上覆粘弹性场地土的自由场动力反应.利用正交函数法求解基岩运动输入下上覆土层的振动解,以此解来分析SH波激励下粘弹性场地土的

2、放大效应,并将探讨其影响因素.本文结果为进一步研究土一结构物动力相互作用打下坚实的基础,对建筑抗震设计和震害分析具有理论和工程实际意义.[关键词]土一结构动力相互作用;自由场;水平剪切波;放大系数;激励频率[中图分类号]U416.01[文献标识码]A[文章编号]1002—1205(2007)02—0091—04VibrationAnalysisofOverlyingViscoelasticSoilLayerunderSHWaveExcitationLIGang,DUANLin,XIONGYinong,SHANGShouping,HUANGJunt

3、ian(CollegeofCivilEngineering,HunanUniversity,Changsha410082,China)[Abstract]Byusingthewavetheories,consideringhorizontalvibrationinducedbyharmonicSHwaveandmaterialdampingofsoil,besedontheassumptionthatthegroundsoilmassisunderanti-planestrainstates,thefreefielddynamicresponse

4、ofoverlyingviscoelasticsoillayerunderSHwaveexcitationismostlypresentedinthispaper.Byutilizingmethodoforthogonalfunctions,thevibrationsolutionofoverlyingsoillayerunderbedrockmotionimportcanbesolved.WecananalysetheamplificationeffectoftheviscoelasticgroundsiteunderSHwaveexcitat

5、ion,anddiscusstheinfluencingfactors.Thisresultsestablishesconsistentfoundationforthefurtherstudiesofsoil-structuredynamicinteraction.ithastheoreticalandpracticalapplicationsignificanceinproceedingtheconstructionseismicdesignsandearthquakedamageanalyses.[Keywords]Soil-structur

6、edynamicinteraction;Freefield;SHwave;Amplificationfactor;Excitationfrequency土一结构动力相互作用问题十分复杂,涉及到地基土的动力特性,基础形状,上部结构体系以及动力荷载等.场地土的土质条件不仅影响土一结构体系的实际相互作用,也会影响自由场地震反应.土的开挖和结构的建造会改变土的动力体系,结构在埋设的界面与土发生相互作用会改变自由场的地震动¨.土一结构动力相互作用有三个明显的效应:一是系统的频率降低;二是系统的等效阻尼明显增大;三是对基岩的输入波的放大效应".这些相互作用效

7、应将显着改变系统动力响应的特性.在分析土一结构动力相互作用时,作用在结构上的地震动是没有确定,因此有必要首先计算自由场动力反应.历次地震的震害调查以及强震观测记录表明,场地土对地震波有滤波作用和放大作用.本文提出了一种简单的二维反平面模型,即反平面应变问题".假定地震波是从浅岩层或基岩层垂直向上入射的稳态SH剪切波,采用一维波动模型,求出SH波激励下场地土的振动解,并由该解推导得到场地土地表与基岩露头位移幅值之比的放大系数,据此对场地土的放大系数与场地土特性的关系进行自由场反应分析,从而为更好分析地震激励下土一结构动力相互作用创造条件.1土的自由

8、场反应假定土层为均匀弹性介质,考虑层厚为的无限土体受到简谐SH波激励,稳态简谐SH波是由基[收稿日期]2006-07-03[作者简介]李