边坡地震影响系数研究

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地震惯性力和地震影响系数
拟 静 力 法中 的 最 大
关 于 评价 某 个场 地 在一 定 地震 风 险性 分 析中 的 最大 地 震惯 性 作 用 � 地 震 惯性 力 常取 多 次地 震 动作 用 下的 地 震反 应 谱包 络 线的 最 大 值
目 前各 行 业 袭用 了 不 同 可
的 地 震参 数 定义 � 和 计算 公 式 本 文 整理 了 不同 抗 震设 计 规范 中 的地 震 惯性 力 计 算公 式 以 总结 为三 种形 式 见式 ( � � 1) 以 下仅 列出 了水平 地震 惯性 力计 算公 式 阻尼 比取 0.05
2. 25 之 间, 则水 平地 震惯 性力 计算 公式为 式 (4 ). 其中 , 对 应设 计烈 度为 7 度 , 8 度 和 9 度
的 设计 水平 地震 加速 度代 表值 为 0. 1
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(4)
D 5073 -2000 明确 要 求土 石 坝的 抗 震稳 定 计 算应 采 用 拟静 力 法 , 土石 坝 类 似于 填 土 边
增刊
郑文棠等
核电厂边坡地震影响系数研究
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根 � 据 各行 业 的经 验 来选 取 存在 一 定的 任 意性 缺乏 理 论和 实 际的 根 据 或垂 直方 向 采用 具 体某 一 个地 震 影响 系 数进 行 计算 分 析也 不 符 合实 际 情况 � 拟 静 力法 的 缺点 十 分明 显 它完 全 无视 地 震加 速 度时 空 分布 的 不均 匀 性 � 数 可 能是 边 坡岩 性 持续时间 作 用位 置 距 震 中距 离 等的 函 数 影 响 系数 已 经不 满 足当 前 边坡 抗 震设 计 的需 要 数 等 多个 描 述词 语
� � 3
(
044-89)
中给 出 了 一个 挡 土 墙 的地 震 惯 性力 计 算 公 水 平 地震 荷 载 沿 建 筑 物 高 度 分 布 系 表 ( 3 ) 指出 重大 工 程应 通 过专 门 的场 地 地
� 式 见式 � ( 3 ) 其中 � 综合 影响 系数 与结 构类 型 选 用 材料 地基 土 地 形 地貌 地震强度有 关 无定 量 指 标 类 似折 减 系 数 � 明 动态 放大 系数 最大 值 ( ) =2 .0
物 项 工程 结 构安 全 有关 的 边坡 的 水平 地 震系 数 宜取 0. 3 , 竖 向地 震 系 数宜 取 0. 2. 该 条 款 参 照 了日 本规 范 度 峰值 为 0. 5 率 0. 1 原子 力发 电 所耐 震设 计指 针 EAC. 4. 601 , 是 经过 与极 限 安全 地震 震动 加 速 以下 的动 力分 析结 果比 较 而定 出的 包络 值 , 地 震危 险性 分 析采 用了 年超 越 概
取 2. 0 3. 0 . 但 D 5073 -2000 仅 给 定了 水工 建筑 物 的动 态分 布 系
� � 水利水电 工 程 边 坡 设 计 规 范 ( 3 86-2007 ) 5 , 在 参 考 了
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数 , 对 边坡 工程 如何 采用 并无 规定 . 将水 工建 筑 物的 抗震 设计 标 准直 接应 用在 水 工边 坡上 , 显 然是过于 严格了. 因此
对 整 个边 坡 水 平 沈 珠江 等 指 出 由 于 地震 影 响 系
因 此仅 仅 给 出一 个 地 震 动态 放 大 系
同时 各 行业 抗 震设 计 规范 对 边 坡地 震 惯 性 本文 比 较了 不 同抗 震 设 计规 范 中 的 对 比 了 各向 同 性 和
力 参 数的 定 义也 有 较大 差 异 存 在 地震 系 数 地 震影 响 系数 动态 分 布系 数 � 设 计 人 员在 选 用时 往 往产 生 迷惑 � 地 震 惯性 力 计算 公 式 明 确 了地 震 影响 系 数的 定 义 采 用时 程 动力 法 各 向异 性情 形下 不同 坡高 核电 厂边 坡的动 态放 大系 数分 布规 律
收稿日期 � 20 10 基金项目 � 广东省广州经济技术开发区博士后科研项目启动经费资助 � 广东省电力设计研究院博士后科 研经费资助 ( 编号 K B- 20 09 - 109 ) 作者简介 � 郑文棠 � 男 � 19 8 1 年生 � 博士后 .主要从事核电工程岩石力学方面的研究工作 . E� @ . . . .
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数 类似 动态 放大 系数 为 1.0 当墙 高 >12 取 2 .0 � � � ( ) 当 墙高 � �12 �
=
水工 建筑 物 抗震 设计 规范
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( 507 3 -2 000 )
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华 南 地 震
30 卷
震 危 险性 评 价工 作 确定 , 一 般工 程 场地 地 震烈 度 或基 岩 峰值 加 速度 仍 按第 三 代 地震 区 划 图 确 定 (即 50 年超 越概 率 10% ) , 2009 年 , 规 范重 新进 行 了编 制, 并 准备 采 用最 新 修订 后 的 第 四 代地 震� 区划 图� . 最 大 地 震惯 性 力由 设 计地 震 加速 度 和 设 计 反应 谱 最 大值 的 代 表 值 ( ) 来确定 , 根据 不 同 水工 建 筑 物 类 型 , 动 态 放 大 系 数 最大 值 ( ) 取 值 范 围在 2. � 0 � � � , 0. 2 和 0. 4 . ( )
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或
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或
( 1) 设计 水 平地 震 即
� � � 式 ( 1) 中 质点 的水 平向 地震 惯性 力 折 减系 数 � ( )= 即 ( )/
加 速 度 代 表值 � 加 速 度 标准 反 应 谱 其 值为 ( ) 与 地 震最 大 加 速 度 之 比 � () �
它 表示 结 构质 点的 加速 度 动态 放 大系 数 � ( ) 为 动 态放 大 系数 最 大值 � � �
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的 水 平 地 震影 响 系 数最 大 值 可直 接 查 � 表 其 与� 地震 加 速 度 峰 值 的关 系 为 � � � � � = () � / � � � � 则 采用 拟静 力法 计算 建筑 边坡 的最 大 ( 2)
( )
=
公路 工 程抗 震 设 计规 范
� 1 是 一种� 计 算地 震惯 性力 的 简化 方法 � 早 在上 世纪 50 年代 就采 用 拟静 力 法来 计 算
地 震 边 坡稳 定 性 � 即 将 最 大地 震 动 力 作 用 简 化为 水 平 方 向 或 垂直 方 向 的 不 变 加 速度 作 用 � 此 加 速度 产 生作 用 于不 稳 定体 重 心的 惯 性力 � 通常 用 水平 和 垂直 地 震 影响 系 数 表示 � 然 后 根 据 极限 平 衡理 论 � 将 惯 性力 和 其它 所 有作 用 于潜 在 滑动 体 上的 静 力 沿滑 动 面 分解 为 抗 滑 力 和滑 动力 � 计 算沿 滑动 面的 安 全系 数� 这 种等 效方 法实 质 上与 静力 稳定 性分 析 完全 相同 � 应 用 十分 简 便� 目 前� 各 行业 抗 震设 计 规范 给 出的 地 震影 响 系数 主 要 适合 于 结 构体 � 且 定 义 不 同� 关 于边 坡 地震 影 响系 数 的研 究 成果 则 较少 � 不同 边 坡工 程 的 地震 影 响 系数 一 般 是
� � 6
质点
的 动 态分 布 系数 , 相当 于 动态 放 大
( ), 值可 取 1, 对于 1 , 2 级 边 坡, 参 照 D 5073 -2000 的 有 关规 定 , 经 论 证后 也 可 核电 厂 抗震 设 计 规范 (G B 50267-9 7 ) 条文 5. 4 指出 用于 静 力计 算 的 与Ⅰ , Ⅱ 类
� 水 平 地 震系 数 � 相 当 于 不 同地 震 烈 度 的 地 震 峰 值 加 速度 与 重 力 加 速 度 的 比 值 =� � 地 震 影 响系 数 等于 地 震 系 数 与 加 速 度 标准 反 应 谱 ( ) 的 积 为 � � � �
� � 建 筑抗 � 震 设 计 规范 ( 50011-2 001) 2 中 采 用三 水 准 设防 ( 多 遇 地震
0. 5
-2). 注 意 到 极 限 安 全 地 震 震 动 加 速 度 峰 值 大 于 的边 坡 , 坡度 很 陡 的 边坡 和 非 核电 物 项 边坡 , G B 50267-9 7 并 无 明确 其 水 平地 震 影 响
的 极 限 安 全 地 震 震动 (
引言
当 前 全球 地 震活 动 日趋 活 跃� 如 何采 取 有效 的 动力 分 析 方法 来 研 究地 震 荷 载作 用 下 的 边 坡 变形 和 稳定 � 是充 满 挑战 性 的研 究 课题 � 纵览 边 坡抗 震 设计 的 发 展历 程 � 边坡 动 力 分 析 走 过了 静 力理 论 � 反 应 谱理 论 和时 程 分析 理 论三 个 阶段 � 目前 核 电 厂边 坡 抗 震设 计 以 拟 静 力 法和 反 应谱 法 为主 � 其中 地 震影 响 系数 是 计算 地 震惯 性 力的 一 个 重要 参 数 � 拟 静 力 法
第 30 卷
增刊
� � � � � � � 华 南 地 震 . 30, . � � O . ,2010
2010 年 10 月
核电厂边坡地震影响系数研究
郑文棠 1,2 � 程小久 1
( 1.广东省电力设计研究院 � 广东 广州 510663; 2.清华大学土木水利学院 � 北京 100 084)
摘要 � 比较了不同行业抗震设计规 范计算地震影响系数 的方法 � 基于真时 程动力分析法 � 通 过设置人工透射边界 � 研究了典型 核电厂边坡三量 � 位移 � 速度和加速度 � 动态放大系数取 值 � 对比了各向同性和各向异性本 构情形下的三量动态 放大系数分布规律 � 研究表明 � 边坡 三量增幅随坡高呈先增大后减小再增大的规律 � 各向异性边坡增幅大于各向同性边坡 � 当边坡 高度超过 100 后 � 边坡出现了三量动态放大系数瘿点 � 且各向异性边坡的瘿点多于各向同性 边坡 � 计算获得的各向同性边坡动态放大系数取值区间为 1. � 0 5 1. 6� 各向异性边坡的动态放大 系数取值区间为 1. 6 2. 7� 研究成果可指导核电厂边坡的抗震设计 � 具有较好的应用价值 � 关键词 � 核电厂 � 边坡 � 地震影响系数 � 动态放大系数 中图分类号 � P 315. 文献标识码 � A 文章编号 � 100 0- 8662 �20 10 � 0- 0 036- 09 � 9
最 大地 震影 响系 数 基本地 震 和 罕 遇 地震 ) 分 别 对 应 50 年 超 越 概 率 63 .2 %
10% 和 2 %
其 表 5.1.2 -2 给 出 了 时 程 分 建筑 抗 震规 范
析 所用 地震 加速 度时 程曲 线最 大值 ( / ) 可换算 为地 震 系数 即 = � 这表 明动 态放大 系数 最大 值 ( ) =2 .14 2 .2 8 981 � � � 地 震惯 性力 的计 算公 式为
坡 , 因 此其 动态 放 大系 数可 以借 鉴 到核 电厂 边坡 抗 震设 计中 . D 5073 -2000 条文 5. 1. 3 中指 出 ,� 对 于坝 高 � 布 , 坝 顶的 动 态放 大系 数等 于 � �4 0 , 动 态放 大 系数 取梯 形分 ( ) � � � 坝 高 � 坝 高处 , 动态 放 大 系数 ( ) =1+ ( ) � � 4 0 时 , 在 0 0. 6� 1 )/ 3 0. 6 1 � � 取 梯 形分 布, 因此 ( ) 当 坝高处
� D 5073 -2000 的 基础 上 , 针 对水 工 边 坡� , 考 虑 了折 减 系 数 � 和动 态 分 布 系数 , 提 出 了 适
合 计算 边坡 某质 点最 大水 平方 向地 震惯性 力的 公式 , 见 式 (5).
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(5)
式 (5) 中 折 减系 数, 取 0. 25 � 系数 自 边坡 底部 向上 进行 放大 .