含软弱夹层边坡的地震时程响应分析.pdf

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1、低温建筑技术2010年第8期(总第146期)含软弱夹层边坡的地震时程响应分析李慧，石乃鑫，杜永峰(兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心，兰州730050)【摘要1基于动力响应时程分析原理，结合西部某含软弱夹层风化岩质边坡工程实例，借助ADINA有限元程序采用以下方法分析边坡地震动力响应：首先进行静力有限元分析，确立初始应力场，然后输入地震波，研究位移、应力、和加速度的动力响应结果。研究表明：软夹层对边坡动力特性影响显著，计算取得了比较满意的结果。【关键词】风化岩质边坡；软弱夹层；动力响应；时程分析【中图分类号】TU43

2、5【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2010)08—0054—03SEISMICTIM口Ec．HIsToRYRESPoNESEANALYSISoFRoCKSLoPECoNTAINGSoFTSoILLAYERLIHui，ShiNai-xin，DUYong—feng(WesternCenterofDisasterMitigationinCivilEngineeringofMinistryofEducation，LanzhouUniv．ofTeeh．，Lanzhou730050，China)Abstract：Basedont

3、heprincipleofdynamicalresponsetime—dependentanalysis，thedynamicre-sponseandstabilityoftheweatheringrockslopewhichcontainssoftsoillayerwereanalyzedwithADINAprograminthefollowingway．Firstly，thestaticfiniteelementanalysiswasmadetodeterminetheinitialstressfield．Then，theslo

4、pedynamicresponsewasanalyzedandthestress，displacement，andaccelera-tionwerestudied．Dynamicresponseresultsofslopeintheseismicactionareachievedbymeansoftime—dependentanalysis，whichcanbeappliedtoreflectthedynamiccharacteristicsofslope．Keywords：weatheringrockslope；softsoill

5、ayer；dynamicalresponse；time—historyanalysis地震作用下边坡动力响应及稳定性研究近年来受到工时程分析法可以跟踪体系在地震时的整个反应过程，并能程界和学术界的普遍关注。由于地震作用下边坡稳定状态适用于体系的弹塑性地震分析。在动荷载的作用下，岩体的复杂性，众多学者对动力作用下边坡性能进行了广泛的中动应力特征采用以下方程来描述：研究，取得很多有益的成果-JJ。边坡中不可避免地存在软[]{}+[C]{}+[]{u}=一[]{}(1)夹层或软弱面，软夹层或软弱面必然对边坡的受力性能产式中，[肘]为质量矩

6、阵，{越}为加速度向量，[C]为阻尼生影响，在地震作用下这种影响更为明显，但目前针对含软矩阵，{}为速度向量，[K]为刚度矩阵，{“}为位移矩阵，弱夹层边坡的地震作用研究工作开展得比较少。笔者以含{n}为地面运动加速度列阵。求解过程中，常将式(1)转变软弱夹层的风化岩质边坡为研究对象，在静力有限元计算成增量方为：的基础上对某风化岩质边坡进行地震响应时程分析，研究【M]{△n}+【c]{△}+【K]{AuI=一【M]1△n}边坡应力、位移和加速度等关键量的动力响应结果，取得了(2)较满意的结果，为边坡动力安全评价提供了科学依据。然后对

7、增量方程逐步积分求解，得出体系在地震作用1动力响应的时程分析法下振动反应的全过程，此法又称为“增量法”。单元的阻尼矩时程分析法H是地震过程中体系反应随时间变化过阵采用瑞利阻尼“，即将粘性阻尼．矩阵[c]写成质量矩程一时问历程的分析方法，数学上亦称“步步积分法”。直阵[]和刚度矩阵[]的线性组合形式，由下式计算：接由体系的运动方程出发，自地震发生的起始状态开始，一步一步地积分求解，直至地震终了，可获得体系在地层中从[C]=OL[M]+[K](3)静止到振动、构件完好到损坏乃至倒塌的最终状态的全过式中，OL，，均为用来控制阻尼的常数，可

8、按下式决定：程。即时程分析是将地震波作为地震输入，水平的地面运Ol=A，卢=A／w(4)动加速度波形表示水平地震输入，竖向地面运动加速度波式中，A为阻尼比，为系统的自振频率。形表示竖向地震输入，然后通过运动方程的积分求出地震2工程实例