跨越V形峡谷的桥梁抗震分析:多水平成层非均匀介质V形场地多点地震动模拟

为了解峡谷地形对地震波场分布的特殊影响,重点发展和实现了V形非均匀多层介质峡谷的多点地震动场模拟,其理论依据是在长期假设均匀介质峡谷场地的基础上引入分层效应模型,其优点在于考虑了地下土层分布不均匀对地震动的影响。具体理论包括:稳态波场被分为封闭区和开放区,同时引入波函数展开法和大圆弧法,经推导得到了V形峡谷在SH波入射激励下稳态波场的分布频域解析解,进而得到分布于V形峡谷表面的频域谱;然后,简述导出的基于V形峡谷地形的"平-凹"相干函数模型;进而,利用两步骤传递函数法(水平自由表面→V形峡谷表面→峡谷地下)推导得到地下频域谱;由此,形成并阐明了非均匀多层介质V形峡谷表面和地下的多点地震动具体模拟方法;最后,开发了依据上述途径的V形场地多点地震动模拟程序并实现其可视化,验证了计算结果的合理性和可靠性。分析结果表明:波场幅值在峡谷两侧水平场地与峡谷底部具有明显差异,峡谷效应的多点相干性因各土层分界面与峡谷边界稳态波场中的散射成分存在而被降低。