地下工程抗震

加速度 随深度 变化数 值
0 -5 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100 -110 -120 -130 -140 -150
1-5、正确性验证
Proshake和Soilworks结果对比
速度随 深度变 化曲线
1-5、正确性验证
Proshake和Soilworks结果对比
计算基底
1-3、《报告》场地地震动参数确定
各土层的动剪切模量比及阻尼比与剪应变的关系 土类 参数 杂填土 粉质粘土 阻尼比 强风化砂岩 中风化砂岩
动剪切模 动剪切模 阻尼比 量比 量比
动剪切模 动剪切模 阻尼比 阻尼比 量比 量比
0.05
0.1 0.5 剪应变γ （10-4） 1 5 10 50
0.9289
以某场地为例。
场地土物理特征参数 特征周期 分区 0.40 S 场地 II 土层等效剪切波速 (m*s-1) 242.8 土质 杂填土 粉质粘土 强风化砂岩-1 强风化砂岩-2 强风化砂岩-3 强风化砂岩-4 中风化砂岩 土层深度 土层厚度 密度 (m) (m) (g*cm-3) 1.1 2 2.6 4.1 5.6 7.5 1.1 0.9 0.6 1.5 1.5 1.9 1.7 1.86 2.10 2.15 2.10 2.28 2.30 剪切波速 (m*s-1) 146 175 275 296 304 315 564
Proshake和Soilworks结果对比 加速度 随深度 变化曲 线
1-5、正确性验证
Proshake和Soilworks结果对比
Depth(ft) Proshake 0.1267 0.1264 0.1253 0.1207 0.115 0.1094 0.1011 0.0913 0.0789 0.0732 0.0684 0.0629 0.0555 0.0532 0.0528 0.0539 0.0544 Acceleration(g) Soilworks 0.12685 0.12657 0.1255 0.12099 0.11542 0.10996 0.10171 0.09186 0.07948 0.07339 0.06841 0.06285 0.05536 0.05341 0.05289 0.05393 0.05431 error(%) 0.12 0.13 0.16 0.24 0.36 0.51 0.60 0.61 0.73 0.26 0.01 -0.08 -0.25 0.39 0.17 0.06 -0.17
5、场地地震动参数确定；
1-2、《报告》总体技术思路
以地质环境为基础，区域划 分主要参考《GB18306-
2001 中国地震动参数区划图》
以及当地记载的历史资料。
1-3、《报告》场地地震动参数确定
技术路线（人工造波）： 1、根据场地特性，依靠相应规范，确定适于场地的场地反 应谱； 2、借助于“反应谱转换时程”技术，人工合成“设计地震 动加速度时程” 。 3、上述得到的一般为地表地震波，覆盖土层的地震动采用 一维波动理论计算。 我国的建筑体采用三水准抗震设防目标，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。其中： 小震指该地区50年内超越概率约为63%的地震烈度，即众值烈度，又称多遇地震；
1-5、正确性验证
Soilworks 动力应变相容方程——粘土
1-5、正确性验证
Soilworks 动力应变相容方程——岩石
1-5、正确性验证
Soilworks 地震动时程函数及工况设置
1-5、正确性验证
Soilworks 动力应 变相容 方程内 嵌函数 对比
模量 折减 曲线
阻尼 曲线
1-5、正确性验证
常用方法（与设计对 接简单）
2、动力 1、等效静力法
反应位移法 线性动力 非线性动力
反应加速度法
地下结构
1、场地分析 2、反应位移法
3、反应加速度
4、时程分析 5、抗震性能验算
1-1、《报告》概述
《场地安全性评价报告》主要对 场地活动性进行描述，以及提供 地震场地动力分析需要的动参数。 一般报告中包含如下几部分： 1、区域地震活动性； 2、区域地震背景； 3、近场及场区地震活动性和地震 构造； 4、地震危险性概率分析；
剪应力 随深度 变化数 值
0 -5 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100 -110 -120 -130 -140 -150
1-5、正确性验证
Proshake和Soilworks结果对比 使用Soilworks 导出结果时，单层土 的结果会有一个时间 段的误差，一般需要 将Soilworks的时间 轴减去一个时间间隔， 如0.02s。
1-5、正确性验证
Proshake
动力应变相容方程——岩石
1-5、正确性验证
Proshake 地震加速度时程——选取标准波
5, 正确性验证
1-5、正确性验证
Proshake 软件土层参数输入
1-5、正确性验证
Proshake
土层特性形状展示
1-5、正确性验证
Soilworks 动力应变相容方程——砂土
点击“生成加速度”，出 现如右图所示图像；
1-3、《报告》场地地震动参数确定
点击“加速度图”，出现
如右图所示图像；
1-4、一维地基响应分析
1-4、一维地基响应分析
一维地基响应分析方 法以所有地层的边界是平 行的、地基的响应从基岩 开始受垂直传播的水平剪 力波的支配为基本假定， 相当于剪应力分析法。 地表面中的地震运动叫做自由场运动(Free Field Motion)，地基下基岩表面中的地震运动叫 做基岩运动(Bedrock Motion)。基岩露出地面的岩层(outcrop)中的地震运动叫做表露层运 动 (Rock Outcropping Motion) ，基岩上面不存在地基层时叫做基岩表露层运动 (Bedrock Outcropping Motion)。 如上概念图，抗震设计对象区段的地基条件不是普通岩暴露地基(点A)时，为了按基于有 关区域地基特性的设计地基加速度重新计算，实行地基响应分析。
100
0.2332
0.1592
0.1770
0.2Leabharlann Baidu80
0.1000
0.2331
1.0000
0.0840
1-3、《报告》场地地震动参数确定
打开主程序，新建一个文 件。
在主界面菜单栏点击
“动力分析”框 ； 点击“确定”。 动力分析>工具>人工地
震波（见右图）；
点击“新建”； 模型>人工地震波生成器； 点击“添加”；
点击“设计谱”
1-3、《报告》场地地震动参数确定
点击“设计谱”，按前述 要求确定反应谱。 点击“ok”。
输入包络函数数据；
点击“生成加速度”；
设计谱强度包络函数参数 超越 上升时间 水平时间 概率 （S） （S） 中震 5 13 总时间 最大加速度 （S） 33 0.15g
1-3、《报告》场地地震动参数确定
0.9600
0.9500 0.8000 0.6950 0.4915 0.3000 0.1460
0.0200
0.0310 0.0500 0.0750 0.1255 0.1705 0.2102
1.0000
1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000
0.0340
0.0280 0.0430 0.0551 0.0673 0.0715 0.0800
1-4、一维地基响应分析
利用上面条件，可求得各土层的加速度，剪应变相对于入射加速度输入的传递函数， 然后乘以入射波富氏谱，得到各土层加速度和剪应变富氏谱，再作逆变换，便得到各土层的 加速度时程和剪应变时程。 上述计算过程中，土层的非线性效应是通过线性化方法迭代处 理的。
1-5、正确性验证
Proshake 软件 规范《城市轨道交通结构抗震设计规范（GB50909-2014）》条文说明 6.6.3/6.6.4中提到，是一种成熟的一维土层地震反应分析程序。 Soilworks 软件 Midas旗下一款专业的二维化分析软件 目的：对比正确性 加速度为9.806804m/s^2
5, 正确性验证
1-5、正确性验证
Proshake
土层特性输入界面
1-5、正确性验证
Proshake
土层特性输入完成后统计界面
1-5、正确性验证
Proshake
土层特性形状展示
5, 正确性验证
1-5、正确性验证
Proshake 动力应变相容方程——砂土
1-5、正确性验证
Proshake
动力应变相容方程——粘土
地震波 地震波
基岩
基岩
覆盖层
地震波
1-4、一维地基响应分析
覆盖土层视为粘弹性水平层，下卧基岩视为弹性半无限空间，地表为自由面，假设剪切 波从弹性半无限基岩空间向上入射到具水平层里的粘弹性水平土层中，土层水平位移X（z,t） 应满足方程:
式中，ρ，G，η分别表示土层的质量密度，剪切模量和粘滞阻尼系数，z 为土层深度的 相对坐标。 各土层之间介质运动满足位移连续条件和剪应力连续条件：
地下工程（轨道交通）抗震
静力
反应谱
动力
静力阶段创始于意 大利，发展与日本 ；1900年左右，大 森房吉提出地震烈 度表，用静力等效 水平最大加速度 amax作为地震烈度 的绝对指标。
1940年开始，提出 反应谱概念（1952 年美国加州抗震规 范明确提出）。
从六十年代开始， 进入动力分析阶段 （结构非线性考虑 结构物抗震性能） ；七十年代开始， 进入非线性时程分 析阶段。
速度随 深度变 化数值
1-5、正确性验证
Proshake和Soilworks结果对比
速度随 深度变 化曲线
1-5、正确性验证
Proshake和Soilworks结果对比
Depth(ft)
Shear Stress(psf) Proshake Soilworks error(%) 39.45278 39.617 0.41 118.3728 118.59 0.18 234.7893 235.53 0.31 384.8927 386.19 0.34 527.2058 528.43 0.23 658.3854 660.58 0.33 778.6518 781.59 0.38 887.1354 891.4 0.48 986.5056 992.46 0.60 1078.609 1084.8 0.57 1161.275 1167.2 0.51 1233.892 1239.3 0.44 1297.902 1301.9 0.31 1350.675 1354.3 0.27 1395.3 1397.9 0.19 1431.816 1433.8 0.14 1454.813
0.9277 0.9186 0.9075 0.8269 0.7431 0.3953
0.0117
0.0185 0.0294 0.0410 0.0576 0.1056 0.1320
0.9920
0.9360 0.8610 0.8100 0.7400 0.6180 0.4210
0.0070
0.0120 0.0120 0.0580 0.1200 0.1590 0.2240
Depth(ft) 0 -5 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100 -110 -120 -130 -140 -150 Proshake 0.5778 0.5771 0.5742 0.5644 0.5556 0.5489 0.5424 0.5359 0.5289 0.5208 0.5098 0.499 0.4883 0.4773 0.4648 0.4529 0.4444 Acceleration(g) Soilworks 0.57961 0.57885 0.576 0.56634 0.5576 0.55104 0.54455 0.53805 0.53094 0.52246 0.511 0.50026 0.48944 0.47836 0.46572 0.45366 0.44518 error(%) 0.31 0.30 0.31 0.34 0.36 0.39 0.39 0.40 0.38 0.32 0.23 0.25 0.23 0.22 0.20 0.17 0.18
中震指该地区50年内超越概率约为10%的地震烈度，又称为基本烈度或设防烈度；
大震指该地区50年内超越概率约为2%的地震烈度，又称罕遇地震。 如50年超越概率为63%相当于50年一遇；50年超越概率为10%相当于474年一遇；50年超 越概率为2%相当于2500年一遇。
1-3、《报告》场地地震动参数确定