陳學(xué)良，金星，高孟潭

(1.中國(guó)地震局地球物理研究所工程地震研究室，北京100081;2.中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所工程地震研究室，黑龍江 哈爾濱150080;3.福建省地震局機(jī)關(guān)黨委，福建福州350003)

Bertero等在研究1971年San Fernando地震記錄后首次發(fā)現(xiàn)近場(chǎng)速度大脈沖特性，并指出它造成了地表結(jié)構(gòu)物的大量損壞。隨后，1979年Imperial Valley、1992 年 Landers、1994 年 Northridge、1995 年Kobe地震等均觀測(cè)到近場(chǎng)速度大脈沖這一特征，特別是1999年9.21臺(tái)灣Chi-Chi(集集)地震，這種現(xiàn)象尤為突出，而且發(fā)現(xiàn)近斷層附近產(chǎn)生了強(qiáng)烈的地表變形，如地表破裂、垂直抬升、水平位移等［1-2］。

一些研究者對(duì)速度脈沖的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行研究，考察了破裂速度和方向性、幾何條件、斷層機(jī)制、震級(jí)、斷層距、面波、相位差譜等對(duì)速度脈沖之影響。另外一些研究者開展了從原速度脈沖中尋求有代表性的解析或簡(jiǎn)化速度脈沖，并將脈沖周期等與震級(jí)、距離等參數(shù)相關(guān)聯(lián)的研究。很多學(xué)者進(jìn)行了近斷層速度大脈沖對(duì)工程結(jié)構(gòu)(單或多自由度體系、鋼筋混凝土框架、鋼結(jié)構(gòu)框架、隔震結(jié)構(gòu))、橋梁(甚至包括橋墩、隔震橋梁)等影響的研究工作。利用不同類型場(chǎng)地地表得到的近場(chǎng)速度大脈沖地震動(dòng)資料，在其隨機(jī)特性［3］、反應(yīng)譜和頻譜特征［4］、加速度地震動(dòng)衰減規(guī)律和持時(shí)［5-6］、地震動(dòng)速度和位移衰減規(guī)律［7］等都有一定研究。但是，對(duì)于近場(chǎng)速度大脈沖地震動(dòng)作用下場(chǎng)地地震反應(yīng)分析方法的適用性方面，鮮有涉及［8］。

王國(guó)權(quán)、周錫元等［1-3，5，9］對(duì) 9.21 臺(tái)灣 Chi-Chi地震的近場(chǎng)地震動(dòng)進(jìn)行了基線調(diào)整和數(shù)據(jù)修正的研究，考慮了儀器噪聲、非零初始條件、儀器傾斜等因素，且同其他常規(guī)方法、GPS測(cè)量結(jié)果等進(jìn)行過(guò)細(xì)致比較，并在BSSA Chi-Chi CD-ROM中提供了數(shù)據(jù)結(jié)果，其方法和結(jié)果得到了國(guó)內(nèi)外的認(rèn)可。以此作為“真實(shí)”記錄，選取具有近場(chǎng)兩類典型特性的地震動(dòng)作為輸入，一類是幾乎不產(chǎn)生永久位移“雙向”速度大脈沖型地震動(dòng)。對(duì)于震源機(jī)制為走滑斷層的，這種地震動(dòng)常出現(xiàn)于斷層走向的法向方向上;對(duì)于震源機(jī)制為傾滑斷層的，這種地震動(dòng)常出現(xiàn)于平行于斷層走向的方向上［10］。擬選取CHY086臺(tái)站 EW向加速度記錄作為代表。另一類是產(chǎn)生較大永久位移的“單向”速度大脈沖型地震動(dòng)。對(duì)于走滑斷層，這種情形常出現(xiàn)于平行于斷層走向的方向上;對(duì)于傾滑斷層，這種情形則出現(xiàn)于斷層走向的法向方向上［10］。擬選取TCU052臺(tái)站的NS向、TCU068臺(tái)站的NS向的加速度記錄作為代表，分析工程中常用的等效線性化方法，在處理近場(chǎng)速度大脈沖地震動(dòng)作用時(shí)的適用條件及其局限性。

1 場(chǎng)地土層等效線性化分析方法

等效線性化方法是一種間接考慮土體非線性特性的方法，它是在頻域線性波動(dòng)分析方法的基礎(chǔ)上，利用非線性動(dòng)力方程的等效線性化處理手段給出的。這一方法可分為2部分，1)線性方程的頻域波動(dòng)求解;2)土體非線性的等效線性化處理［11］。土體非線性的等效線性化處理的基本思想就是在總體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)大致相當(dāng)?shù)囊饬x上，用一個(gè)等效剪切模量及等效阻尼比替代所有不同應(yīng)變幅值下的剪切模量和阻尼比。由于剪切模量和阻尼比與應(yīng)變幅值無(wú)關(guān)，整個(gè)問(wèn)題化為線性問(wèn)題［11］。等效線性化方法作為一種權(quán)宜方法在工程中獲得廣泛應(yīng)用。該方法只能粗略地估計(jì)土體的非線性影響，對(duì)于土體反應(yīng)將進(jìn)入大非線性范圍及對(duì)土體非線性物理過(guò)程較為關(guān)心的情況，等效線性化方法將不再適用［12］。

考慮到土體的非線性特性，各土層的等效動(dòng)力剪切模量比(無(wú)量綱系數(shù))和滯回阻尼比都是等效剪應(yīng)變的函數(shù)。因此，實(shí)際計(jì)算時(shí)，先假定每一土層內(nèi)介質(zhì)反應(yīng)的初始等效動(dòng)力剪切應(yīng)變，利用上述方法進(jìn)行反應(yīng)計(jì)算，并計(jì)算出相應(yīng)的各土層內(nèi)中點(diǎn)處介質(zhì)的剪應(yīng)變反應(yīng)的最大值，而后取每一土層內(nèi)層中點(diǎn)處介質(zhì)反應(yīng)的最大剪應(yīng)變值乘以折減系數(shù)(這里取0.65)的值作為該土層中介質(zhì)的等效剪應(yīng)變的計(jì)算值。比較計(jì)算所用等效剪切應(yīng)變及計(jì)算所得等效剪切應(yīng)變相對(duì)應(yīng)的等效動(dòng)力剪切模量和滯回阻尼比值，如果它們的相對(duì)誤差都小于給定的允許誤差(工程中通常取 0.05，要求更精確，取 0.000 1)，則認(rèn)為土體的非線性特性的考慮，滿足等效要求，否則，以最新計(jì)算所得等效剪切應(yīng)變值取代初始等效剪切應(yīng)變值，并重復(fù)上述計(jì)算過(guò)程，直到相對(duì)誤差都小于允許誤差為止。

2 水平成層場(chǎng)地模型及其參數(shù)

參考日本Kik-net鉆井臺(tái)站，并聚焦和突出要研究的問(wèn)題，構(gòu)建了如圖1所示的水平成層場(chǎng)地模型。該場(chǎng)地仍屬于建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的II類場(chǎng)地。該模型含有軟夾層，自地表到基巖分別由10 m粉質(zhì)粘土層(剪切波速為319 m/s，密度為2 010 kg/m3)、10 m 淤泥土層(剪切波速為112 m/s，密度為2 040 kg/m3)、10 m粉質(zhì)粘土層(密度為2 010 kg/m3)及基巖(剪切波速1 500 m/s，密度為2 200 kg/m3)組成，其中，地下20～30 m的粉粘土層以2 m厚度為單位，剪切波速由319、350、400～450、500 m/s逐漸過(guò)渡。土體的非線性參數(shù)，即剪切模量比和阻尼比隨剪應(yīng)變的變化曲線，分別如圖2所示。粉質(zhì)粘土參數(shù)取自響嘡場(chǎng)地影響臺(tái)陣擴(kuò)建項(xiàng)目的試驗(yàn)參數(shù)［13］，淤泥土參數(shù)取自袁曉銘等［14］的淤泥試驗(yàn)曲線。

圖1 場(chǎng)地土層剖面Fig.1 Soil site profile

圖2 粉質(zhì)粘土、淤泥土剪切模量比與阻尼比隨剪應(yīng)變的變化Fig.2 Shear modulus ratio and damping ratio of silty clay and silt changing with the shear strain

3 近似無(wú)永久位移雙向速度脈沖地震動(dòng)作用

9.21臺(tái)灣Chi-Chi地震中強(qiáng)震儀臺(tái)站與震中及斷層位置分布圖［5］如圖3所示。選取圖中位于斷層南端震中距約為45 km，加速度峰值為-98.733 cm/s2的CHY086臺(tái)站的EW向地震動(dòng)記錄作為參考基準(zhǔn)指標(biāo)。加速度和速度波形如圖4所示，由圖4的速度圖可知，該速度記錄的中后段是由3、4個(gè)長(zhǎng)周期正負(fù)雙向速度脈沖波形組成。另外，由文獻(xiàn)［9］的位移地震動(dòng)時(shí)程可知，該地震動(dòng)未產(chǎn)生明顯的永久位移。因此，將類似于CHY086臺(tái)站EW向地震動(dòng)稱之為“無(wú)永久位移的雙向速度脈沖型地震動(dòng)”。這種地震動(dòng)的加速度記錄與通常見到的加速度記錄波形較為相似。CHY086臺(tái)站EW向的標(biāo)準(zhǔn)加速度反應(yīng)譜在圖5中給出，可以看出，加速度標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜β(T0)的峰值出現(xiàn)在T0=0.489，放大倍數(shù)β=4.073。

圖3 Chi-Chi地震中強(qiáng)震儀臺(tái)站與震中及斷層位置Fig.3 Strong motion stations，epicenter and fault position during the Chi-Chi earthquake

以該加速度時(shí)程作為該場(chǎng)地基巖輸入(入射場(chǎng))的標(biāo)準(zhǔn)值1.0，分別計(jì)算了幅值比例系數(shù)為1/16、1/8、1/4、1/2、1.0、2.0，6 種強(qiáng)度的地震動(dòng)輸入情形。計(jì)算的地表對(duì)基巖的理論傳遞函數(shù)(常稱“非線性傳遞函數(shù)”)幅值譜如圖6所示;計(jì)算的地表加速度標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜如圖7所示;在表1中給出了輸入地震動(dòng)、地表地震動(dòng)峰值以及峰值放大倍數(shù)。為了清晰表述等效線性化的計(jì)算結(jié)果，作為示例，給出了幅值比例系數(shù)為1/8、1/4情形最終結(jié)果的等效線性體系參數(shù)，包括等效剪切波速和阻尼比值，如圖8～11所示。

圖4 CHY086－EW向加速度和速度地震動(dòng)時(shí)程Fig.4 Acceleration and velocity time history of CHY086-EW

圖5 輸入地震動(dòng)CHY086-EW向的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜Fig.5 Standard response spectrum of CHY086-EW

圖6 不同強(qiáng)度的雙向速度脈沖地震動(dòng)作用時(shí)，地表傳遞函數(shù)幅值譜的對(duì)比Fig.6 Comparisons of amplitude spectrum of the surface transfer function，when taking two-way velocity pulses ground motion with different intensity as input

圖7 不同強(qiáng)度的雙向速度脈沖地震動(dòng)作用時(shí)地表標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜的對(duì)比Fig.7 Comparisons of the surface standard response spectrum，when taking two-way velocity pulses ground motion with different intensity as input

圖8 1/8原地震動(dòng)強(qiáng)度輸入時(shí)最終等效剪切波速與初始值的對(duì)比Fig.8 Comparison of the initial value and the final value of equivalent shear wave velocity when 1/8 intensity of strong motion as input

圖9 1/8原地震動(dòng)強(qiáng)度輸入時(shí)最終等效阻尼比值Fig.9 The final equivalent damping ratio when 1/8 intensity of strong motion as input

圖10 1/4原地震動(dòng)強(qiáng)度輸入時(shí)最終等效剪切波速與初始值的對(duì)比Fig.10 Comparison of the initial value and the final value of equivalent shear wave velocity when 1/4 intensity of strong motion as input

圖11 1/4原地震動(dòng)強(qiáng)度輸入時(shí)最終等效阻尼比值Fig.11 The final equivalent damping ratio when 1/4 intensity of strong motion as input

表1 地表地震動(dòng)峰值及輸入地震動(dòng)Table 1 Peak surface ground motion and input ground motion

為了對(duì)該無(wú)永久位移的雙向速度脈沖型地震動(dòng)作用下的土層剪應(yīng)變量值，有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，以該場(chǎng)地的第10層(位于淤泥層底部)的最大剪應(yīng)變值為例加以說(shuō)明。1/4倍原地震動(dòng)強(qiáng)度作用時(shí)的最大剪應(yīng)變?yōu)?0.046，1/2 倍時(shí)為 0.098，而原地震動(dòng)(1.0 倍)輸入時(shí)，最大剪應(yīng)變達(dá)到了0.201，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)土工實(shí)驗(yàn)所提供的土體動(dòng)力非線性參數(shù)中的最大取值范圍，即土工實(shí)驗(yàn)提供的最大剪應(yīng)變值通常為0.01。因此，對(duì)于含淤泥夾層的場(chǎng)地(較軟場(chǎng)地)，建議提供更大剪應(yīng)變(如剪應(yīng)變?yōu)?.1)的土工實(shí)驗(yàn)值。強(qiáng)地震動(dòng)輸入時(shí)，若場(chǎng)地土層的最大剪應(yīng)變達(dá)到了0.20，位移和應(yīng)變之間的線性關(guān)系將不能近似滿足，如果考慮高階影響，剪應(yīng)變會(huì)由原來(lái)的0.2變?yōu)?.22，增加10%?？紤]幾何非線性會(huì)使得土體剛度矩陣更接近于實(shí)際的變化，而等效線性化方法本質(zhì)上只是考慮了小變形剪應(yīng)變的情況。建議當(dāng)剪應(yīng)變大于0.05時(shí)，需要采用考慮幾何非線性的方法來(lái)研究該問(wèn)題。

從圖6可以看出，傳遞函數(shù)大致上可分為3組，比例系數(shù)為1/16的弱地震動(dòng)明顯偏出，可能與淤泥層對(duì)很微弱地震動(dòng)產(chǎn)生相對(duì)較大的滯回耗能特性有關(guān)。而在1～3 Hz的相對(duì)高頻部分，比例系數(shù)為1.0和2.0的強(qiáng)地震動(dòng)明顯偏出。由表1的地表峰值與輸入地震動(dòng)峰值之比，即時(shí)域峰值放大倍數(shù)，從0.89逐漸減小到 0.68，而又從 0.79 逐漸增大到 1.10，轉(zhuǎn)換點(diǎn)恰在1/4和1/2倍之間。隨著地震動(dòng)強(qiáng)度從1/16增強(qiáng)到1/4～1/2的過(guò)程中，等效線性化方法計(jì)算的卓越頻率和第二卓越頻率在逐漸降低，也即卓越周期和第二卓越周期在逐漸增加，體現(xiàn)了場(chǎng)地土體的非線性。通常情況下，輸入地震動(dòng)強(qiáng)度越高，場(chǎng)地卓越周期越大，場(chǎng)地放大倍數(shù)越低。但是，有些情況下，未必符合這種認(rèn)識(shí)。因?yàn)閳?chǎng)地的傳遞函數(shù)和時(shí)域峰值放大倍數(shù)是輸入地震動(dòng)強(qiáng)度和頻譜、土體的剪切模量比、土體的阻尼比的復(fù)雜函數(shù)，任意參數(shù)的變化，都會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果有所影響。

比較反應(yīng)譜圖5和圖7，可以看出該場(chǎng)地在弱地震動(dòng)作用時(shí)，地表反應(yīng)譜的特征周期(反應(yīng)譜平臺(tái)的拐點(diǎn)周期)就較大，約為3.0 s，而在1/4和1/2倍范圍，地表反應(yīng)譜的特征周期增大至約為4.0 s，而且在長(zhǎng)周期段，反應(yīng)譜譜值增大明顯。在圖8～11中，可以明顯發(fā)現(xiàn)，地下20～30 m的粉質(zhì)粘土層，強(qiáng)震動(dòng)(1/4)的剪切波速小于弱震動(dòng)(1/8)情形，而土體阻尼比值卻恰恰相反。這些均符合土體的非線性特征。

綜合考慮以往等效線性化方法在強(qiáng)震動(dòng)輸入、軟夾層等方面的研究成果，如李小軍［15］指出等效線性化方法在計(jì)算強(qiáng)地震動(dòng)輸入時(shí)與非線性方法差別較大;李小軍、彭青等［16］指出Ⅲ、Ⅳ類場(chǎng)地反應(yīng)譜放大系數(shù)在長(zhǎng)周期處遠(yuǎn)比我國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的值大，等效線性化方法會(huì)增大場(chǎng)地的非線性效應(yīng)等，可以認(rèn)為在幅值比例系數(shù)為1/16～1/2弱地震動(dòng)范圍內(nèi)，等效線性化方法計(jì)算的無(wú)永久位移雙向速度脈沖型地震動(dòng)作用下的場(chǎng)地非線性地震反應(yīng)特征，基本符合強(qiáng)震觀測(cè)和人們的認(rèn)識(shí)。另外，作者將第2層淤泥層替換為第1層的粉質(zhì)粘土，建立了不含軟弱夾層的模型，并重新進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)算，結(jié)果表明:整體上得到的場(chǎng)地傳遞函數(shù)放大倍數(shù)更大，且場(chǎng)地的卓越周期變短，雖然定量上結(jié)果有不小的差別，但定性上和總體趨勢(shì)上，基本的認(rèn)識(shí)和結(jié)論并沒(méi)有改變。因此，可以認(rèn)為在“弱”和“中等”強(qiáng)度的地震動(dòng)輸入作用時(shí)，等效線性化方法是合理的、有效的。但是，對(duì)于超過(guò)1/2倍的“強(qiáng)”和“超強(qiáng)”地震動(dòng)作用時(shí)，等效線性化方法仍然要慎用和不用。

4 大永久位移單向速度脈沖地震動(dòng)作用

另一種情形為產(chǎn)生較大永久位移的“單向”速度大脈沖型地震動(dòng)。首先，對(duì)產(chǎn)生大永久位移的單向速度大脈沖型地震動(dòng)所對(duì)應(yīng)的加速度記錄進(jìn)行“改造”，刪除產(chǎn)生大永久位移的單向速度脈沖所對(duì)應(yīng)的加速度時(shí)程段，然后“首”“尾”聯(lián)接，使其“變型”為“常規(guī)”的加速度時(shí)程。另外，對(duì)原地震動(dòng)時(shí)程進(jìn)行整體折減，使其變?yōu)樵瓉?lái)的K0倍(取值見后)，稱為“K0倍的大永久位移單向速度脈沖型地震動(dòng)所對(duì)應(yīng)的加速度記錄”。將“變型的加速度時(shí)程”與“K0倍的加速度時(shí)程”分別作為輸入，由等效線性化方法計(jì)算2種情形的“場(chǎng)地傳遞函數(shù)”，比較兩“傳遞函數(shù)”，若產(chǎn)生“自相矛盾”的結(jié)果，則說(shuō)明等效線性化方法不適于進(jìn)行大永久位移單向速度脈沖型地震動(dòng)作用下的場(chǎng)地非線性地震反應(yīng)評(píng)價(jià)。

TCU052、TCU068臺(tái)站場(chǎng)地屬于 NEHRP FEMA405規(guī)范的D類場(chǎng)地，其NS向地表記錄的“真實(shí)”永久位移分別達(dá)約7 m和6 m［9］，以這2個(gè)臺(tái)站的NS向水平加速度記錄作為場(chǎng)地地震動(dòng)輸入的參考。TCU052-NS向加速度、速度和位移時(shí)程分別如圖12和圖13中所示。在圖14中，給出了TCU052-NS向的“變型”的“常規(guī)”加速度時(shí)程的獲取步驟，其效果好壞的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確判斷產(chǎn)生大永久位移的“起”“止”時(shí)刻。關(guān)于“K0倍的加速度時(shí)程”中的K0取值:對(duì)于TCU052-NS向的加速度記錄，取K0=0.50;對(duì)于TCU068-NS向的加速度記錄，取K0=0.68。

圖12 TCU052臺(tái)站NS向的加速度、速度時(shí)程Fig.12 Acceleration and velocity time history of TCU052-NS

圖13 等效線性化程序中采用的位移時(shí)程與實(shí)際地震動(dòng)位移時(shí)程的差別Fig.13 The difference between the actual ground motion displacement and the displacement process used in equivalent linear program

圖14 “變型”的“常規(guī)”加速度時(shí)程獲取步驟(TCU052)Fig.14 Access steps of"variant"and"normal"acceleration time history of TCU052

對(duì)于TCU052臺(tái)站，“K0倍的加速度時(shí)程”的形狀如圖12(a)所示，其幅值為其一半(K0=0.50)，“變型的加速度時(shí)程”如圖14(b)圖所示，兩者波形相差較大，互相關(guān)系數(shù)僅為0.22。將“K0倍的加速度時(shí)程”和“變型的加速度時(shí)程”分別作為場(chǎng)地土層模型(如圖1所示)的地震動(dòng)輸入，進(jìn)行場(chǎng)地土層等效線性化地震反應(yīng)分析，得到2種地震動(dòng)輸入情形的“場(chǎng)地地表傳遞函數(shù)”，將兩“場(chǎng)地地表傳遞函數(shù)”進(jìn)行比較，其對(duì)比圖如圖15所示。

同理，對(duì)于TCU068臺(tái)站情形，也可以進(jìn)行完全類似的分析。圖16給出了TCU068臺(tái)站NS向的加速度、速度時(shí)程，相應(yīng)的“變型”“常規(guī)”加速度時(shí)程的“變換”過(guò)程則在圖17中給出，2種地震動(dòng)輸入條件下的“場(chǎng)地地表傳遞函數(shù)”的比較結(jié)果，則在圖18中給出。

圖15 2種不同類型加速度時(shí)程輸入時(shí)地表傳遞函數(shù)的比較Fig.15 Comparison of surface transfer function when two different types acceleration time history as input(TCU052)

圖16 TCU068臺(tái)站NS向的加速度、速度時(shí)程Fig.16 Acceleration and velocity time history of TCU068-NS

圖17“變型”的“常規(guī)”加速度時(shí)程獲取主要過(guò)程(TCU068)Fig.17 Access steps of"variant"and"normal"acceleration time history of TCU068

圖18 2種不同類型加速度時(shí)程輸入時(shí)地表傳遞函數(shù)的比較Fig.18 Comparison of surface transfer function when two different types acceleration time history as input(TCU068)

從圖15和圖18可以明顯發(fā)現(xiàn)，不管是TCU052情形，還是TCU068情形，地震動(dòng)輸入存在“近場(chǎng)單向速度大脈沖”特性的“K0倍的加速度時(shí)程”作用下的場(chǎng)地地表傳遞函數(shù)，與不存在“近場(chǎng)單向速度大脈沖”特性的“變型的加速度時(shí)程”作用下的場(chǎng)地地表傳遞函數(shù)，兩者很吻合，也即，從傳遞函數(shù)的角度，由等效線性化方法計(jì)算的該場(chǎng)地土層“系統(tǒng)”，對(duì)于這兩條很不同的地震動(dòng)作用，其“傳遞”、“濾波”和“改造”特性，幾乎是“完全一致”的。但是，這2條地震動(dòng)，不管是加速度峰值、頻譜特性、甚至包括持續(xù)時(shí)間等，都不相同，而且兩者的地震動(dòng)位移時(shí)程則完全不同(位移與剪應(yīng)變密切關(guān)聯(lián))，土體的時(shí)域滯回非線性動(dòng)力本構(gòu)關(guān)系、瞬時(shí)切線剛度的變化規(guī)律肯定也很不一致，不太可能得到兩者如此吻合的傳遞函數(shù)，而且小概率事件重復(fù)發(fā)生了2次(TCU052和TCU068兩種地震動(dòng)情形)。從這個(gè)角度講，等效線性化方法評(píng)價(jià)“近場(chǎng)單向速度大脈沖型地震動(dòng)”作用下的場(chǎng)地反應(yīng)，不能充分地、很好地體現(xiàn)“近場(chǎng)單向速度大脈沖”這一近場(chǎng)地震動(dòng)的主要特征。

“場(chǎng)地土層的等效線性化分析方法”，本質(zhì)上都是對(duì)地震動(dòng)加速度進(jìn)行頻域變換，得到位移時(shí)程，即加速度頻域譜/(-ω2)后，反變換得到位移時(shí)程(ω為地震動(dòng)圓頻率)，然后由“位移場(chǎng)”來(lái)分析場(chǎng)地反應(yīng)。與近場(chǎng)單向速度大脈沖型地震動(dòng)TCU052-NS向加速度記錄相對(duì)應(yīng)的位移時(shí)程為圖13中的“虛線”位移時(shí)程，可以看出，該位移時(shí)程與“真實(shí)”的地震動(dòng)位移時(shí)程相差很大(如圖13所示)，而以此(算例中取其K0倍作為輸入)作為“場(chǎng)地土層的等效線性化分析方法”的輸入，以期反映含有很大永久位移機(jī)制的近場(chǎng)單向速度大脈沖型地震動(dòng)作用下的場(chǎng)地反應(yīng)特性，其計(jì)算結(jié)果自然是不夠準(zhǔn)確的?？傊?，等效線性化方法不適于評(píng)價(jià)近場(chǎng)單向速度大脈沖型地震動(dòng)作用下的場(chǎng)地反應(yīng)特性。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)“方法自檢驗(yàn)”和“前人成果定性比較”等手段，對(duì)近斷層典型的“單向”速度大脈沖和近似不產(chǎn)生永久位移的“雙向”速度大脈沖作用下的非線性工程場(chǎng)地，進(jìn)行了等效線性化分析，細(xì)致分析了場(chǎng)地響應(yīng)特性和場(chǎng)地的“非線性”傳遞函數(shù)，最后，指出了等效線性化方法分析近場(chǎng)速度脈沖場(chǎng)地響應(yīng)的有效性條件和適用范圍。

事實(shí)上，最早Seed提出等效線性化方法來(lái)分析場(chǎng)地非線性地震反應(yīng)時(shí)，自然不是為了考慮近場(chǎng)的速度大脈沖型地震動(dòng)的地震作用。因?yàn)樵摰卣饎?dòng)中可能產(chǎn)生很大的靜態(tài)永久位移。這種情形仍用等效線性化方法進(jìn)行分析，稍有“強(qiáng)方法所能之嫌”，但是，對(duì)該方法的適用條件和局限性進(jìn)行分析和討論，為工程實(shí)踐提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，這本身固然有著重要的積極意義。

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