地震波斜入射下水平成层覆盖层地基波动输入研究

作     者：王飞 宋志强 刘云贺 李闯 李正贵 胡安奎 田庆 WANG Fei;SONG Zhiqiang;LIU Yunhe;LI Chuang;LI Zhenggui;HU Ankui;TIAN Qing

作者机构：西华大学能源与动力工程学院成都610039 西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 陕西铁路工程职业技术学院陕西渭南714099 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2024年第43卷第8期

页      面：248-256页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 081503[工学-水工结构工程] 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(52039008) 四川省自然科学基金(24NSFSC4618) 陕西省自然科学基础研究计划项目(2022JM-276) 省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室(西安理工大学)开放研究基金资助课题(2022KFKT009) 陕西省教育厅青年创新团队科研计划项目(22JP052) 陕西省教育厅项目(21JC009,22JK0329) 

主　　题：水平成层覆盖层 土体非线性 地震波斜入射 自由场 波动输入 

摘      要：覆盖层具有土体动力非线性和结构成层特征,地震波斜入射下覆盖层地基自由场计算难度增大、人工边界吸能能力受到限制,制约了地震波动输入精度和应用。以水平成层覆盖层为研究对象,引入势函数理论,构建了地震波斜入射下顶层幅值矩阵与任意层幅值矩阵之间的动态传递关系,获得土体时域应变;基于二维应变状态理论,采用等效线性化法反映土体动力非线性,建立了地震波斜入射下非线性水平成层覆盖层地基自由场解析计算方法。利用作者发展的非线性黏弹性人工边界单元模拟远域辐射阻尼效应,近场波动分析中边界单元参数随内层土体单元动剪应变变化,边界单元吸能能力达到最优。结合解析自由场转换得到的等效输入荷载,建立了适用于地震波斜入射下非线性水平成层覆盖层地基地震波动输入方法。该方法能够依据深部斜入射波和地表地震动实现覆盖层地基波动输入,依据地表地震动实现波动输入是避免了通过基底地震动正演自由场等过程。研究了弹性水平双层和非线性水平多层覆盖层地基地震响应,结果表明,波动输入计算获得位移和应力均与解析解有较高拟合度,计算精度高,可为水平成层覆盖层地基上土石坝地震响应研究提供基础。