[發(fā)明專利]可液化場地樁基隨機(jī)地震反應(yīng)分析與安全評(píng)價(jià)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010399217.X
• 申請(qǐng)日: 2020-05-12
• 公開（公告）號(hào): CN111553107A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周太全;貢浩;宋貝貝;王鵬程
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 李艾

本發(fā)明公開了可液化場地樁基隨機(jī)地震反應(yīng)分析與安全評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟：計(jì)算生成隨機(jī)地震動(dòng)加速度過程的代表性時(shí)程樣本集合根據(jù)規(guī)范反應(yīng)譜對(duì)代表性時(shí)程樣本集合進(jìn)行修正；建立可液化場地?樁基礎(chǔ)整體有限元模型；將代表性地震動(dòng)加速度時(shí)程樣本輸入有限元模型，完成樁基和場地土在隨機(jī)地震動(dòng)中的分析評(píng)價(jià)。本發(fā)明通過選取一定數(shù)量的隨機(jī)地震動(dòng)的加速度時(shí)程，輸入可液化場地?樁基礎(chǔ)整體有限元模型，完成可液化場地?樁基礎(chǔ)地震反應(yīng)分析，并作出概率安全性評(píng)價(jià)，為樁基基于性態(tài)抗震設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地震動(dòng)分析評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可液化場地樁基隨機(jī)地震反應(yīng)分析與安全評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)

地震引起場地土液化，產(chǎn)生不均勻沉降、側(cè)向變形、流滑等震害形式，是樁基礎(chǔ)震害的主要原因。1964年日本新瀉地震，大量樁基礎(chǔ)在在液化區(qū)和非液化區(qū)分界處產(chǎn)生過大位移，樁基礎(chǔ)在該區(qū)域產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞；1976年唐山大地震，天津新港海洋石油研究所某廠房所在場地發(fā)生了液化側(cè)向擴(kuò)展，樁基承臺(tái)產(chǎn)生了過大的側(cè)向位移，開挖后的基樁出現(xiàn)了大量的裂縫；1995年日本神戶地震，地基液化導(dǎo)致西宮港大橋樁基礎(chǔ)產(chǎn)生過量的側(cè)向位移。液化場地樁土動(dòng)力相互作用分析對(duì)于工程結(jié)構(gòu)抗震研究具有重要意義，受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。Wilson、唐亮、凌賢長分別進(jìn)行離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)、振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究了液化場地樁基動(dòng)力相互作用及地震反應(yīng)特性。許成順、杜修力等采用大型振動(dòng)臺(tái)系列試驗(yàn)研究了可液化場地-非液化場地在水平地震動(dòng)激勵(lì)下樁-土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用。Ross W.Boulanger、Varun采用動(dòng)力非線性p-y模型對(duì)樁土離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬分析。王睿、張建民、ZhaoCheng、黃雨等采用三維非線性有限元方法對(duì)液化場地樁基進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了樁周土和樁基的動(dòng)力反應(yīng)。王曉偉采用OpenSees程序建立了樁-土-橋墩二維整體有限元模型，分析影響液化場地橋梁結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的控制性參數(shù)。上述方法屬于確定性分析方法，采用確定性的地震加速度記錄作為輸入，進(jìn)行場地-樁基地震反應(yīng)動(dòng)力時(shí)程分析。

地震動(dòng)的產(chǎn)生具有隨機(jī)性和不確定性的特性，可以看成是隨機(jī)過程的一次樣本函數(shù)實(shí)現(xiàn)；在此隨機(jī)地震動(dòng)激勵(lì)作用下，場地-樁基的地震反應(yīng)具有隨機(jī)性，因此采用隨機(jī)過程理論對(duì)地震動(dòng)進(jìn)行描述，并采用隨機(jī)振動(dòng)理論分析場地-樁基的地震反應(yīng)更為合理。王志華等應(yīng)用非平穩(wěn)隨機(jī)地震動(dòng)模型和虛擬激勵(lì)法，分析了大型橋梁橋墩-樁基-土及樁基-土的動(dòng)力響應(yīng)。周愛紅等基于虛擬激勵(lì)法、等效線性化方法進(jìn)行了樁-土體系隨機(jī)地震響應(yīng)分析和參數(shù)敏感性分析。可液化場地土地震反應(yīng)時(shí)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的非線性，而虛擬激勵(lì)法適合于線性系統(tǒng)的隨機(jī)振動(dòng)分析；同時(shí)，等效線性化方法在整個(gè)地震動(dòng)持時(shí)期間內(nèi)采用不變的剪切模量和阻尼比，不能反映土體剛度的實(shí)際變化，基于等效線性化方法和虛擬激勵(lì)法的隨機(jī)地震反應(yīng)分析方法不適合液化場地單樁基礎(chǔ)隨機(jī)地震反應(yīng)分析。近年來，同濟(jì)大學(xué)李杰和陳建兵教授團(tuán)隊(duì)提出的概率密度演化理論已成功地應(yīng)用于各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)和巖土工程的非線性隨機(jī)動(dòng)力分析，因此，有必要采用反映土體液化非線性變形特性模型和概率密度演化理論對(duì)液化場地-樁基進(jìn)行隨機(jī)地震反應(yīng)分析，并進(jìn)行概率性評(píng)價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可液化場地樁基隨機(jī)地震反應(yīng)分析與安全評(píng)價(jià)方法，能夠?qū)梢夯瘓龅剡M(jìn)行更精確的分析，作出概率安全性評(píng)價(jià)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了可液化場地樁基隨機(jī)地震反應(yīng)分析與安全評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟：

(1)計(jì)算生成隨機(jī)地震動(dòng)加速度過程的代表性時(shí)程樣本集合

(2)判斷代表性時(shí)程樣本集合的平均反應(yīng)譜與規(guī)范反應(yīng)譜之間的誤差是否符合規(guī)定，若符合，則輸出代表性地震動(dòng)加速度時(shí)程樣本集合，若不符合，則進(jìn)入步驟(3)；

(3)對(duì)演變功率譜密度進(jìn)行修正，而后重復(fù)步驟(1)-(2)；

(4)根據(jù)離心機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，基于OpenSees平臺(tái)建立可液化場地-樁基礎(chǔ)整體有限元模型；