三維長(zhǎng)周期地震動(dòng)有限元數(shù)值模擬方法.pdf

1、工程結(jié)構(gòu)抗震分析最常用的地震輸入是基于概率性地震危險(xiǎn)性分析得到的。隨著強(qiáng)地震記錄的不斷完善和震源破裂過(guò)程研究的發(fā)展,一種考慮震源破裂機(jī)制與傳播效應(yīng)的強(qiáng)地震動(dòng)建模理論與數(shù)值計(jì)算方法已成為當(dāng)前一個(gè)新的研究方向,并取得較大進(jìn)展。該方法能夠反映震源、傳播途徑和局部場(chǎng)地條件的影響。
　　 在考慮有限斷層震源破裂過(guò)程進(jìn)行強(qiáng)地震動(dòng)數(shù)值模擬時(shí),普遍采用的方法是將有限斷層置于計(jì)算模型內(nèi)部,利用位錯(cuò)理論將斷層錯(cuò)動(dòng)等價(jià)為雙力偶,一般來(lái)說(shuō)由于發(fā)震斷層較

2、深,這種做法的計(jì)算模型很龐大。文獻(xiàn)[24]提出了一種采用顯式有限元計(jì)算長(zhǎng)周期地震動(dòng)的計(jì)算方法(本文簡(jiǎn)稱(chēng)外源法),三維計(jì)算模型的豎直方向只需考慮覆蓋土層的厚度及以下一定厚度的巖石,則可以利用移動(dòng)位錯(cuò)源在全空間輻射的地震波作為入射波施加到計(jì)算區(qū)域中,此時(shí)計(jì)算區(qū)域相對(duì)要小得多,計(jì)算量也相對(duì)減少。
　　 為驗(yàn)證該方法的正確性和計(jì)算精度,本文主要進(jìn)行了如下工作:
　　 1、推導(dǎo)了文獻(xiàn)[24]中采用的移動(dòng)位錯(cuò)源生成入射波的計(jì)算公式,

3、并補(bǔ)充推導(dǎo)了能夠考慮斷層走向與地表成任意角度的計(jì)算公式。
　　 2、采用該方法模擬了計(jì)算區(qū)域內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的位移數(shù)值解,并與相應(yīng)的全空間解析解進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明,在自由表面反射波到達(dá)前,數(shù)值解與解析解相同。
　　 3、比較了有限元數(shù)值解和通用軟件COMPSYN(采用OLSON等人提出的有限元離散波數(shù)法)的計(jì)算結(jié)果,結(jié)果基本一致。
　　 4、采用該方法進(jìn)行了一個(gè)5.4級(jí)地震的地震動(dòng)數(shù)值模擬。
　　 最后,對(duì)全文的