地震动反应谱特征周期
地震动反应谱特征周期是指地震波在振动受激源的作用下，振动反应的周期性特征。它是地震动反应谱的重要参数，可以用于分析地震动的特性。
地震动反应谱特征周期的计算方法有多种，其中最常用的是基于动力学的方法。它可以根据地震动的振动特性，从动力学模型中推导出特征周期。此外，还可以根据地震动反应谱的实验数据，采用统计学方法来估算特征周期。
地震动反应谱特征周期可以用来评估建筑物的抗震性能，以及分析建筑结构的振动响应。它也可以用于评估地震波传播过程中的振动衰减情况，从而为地震预测提供参考依据。
地震动反应谱特征周期是地震动反应谱的重要参数，可以用来评估建筑物的抗震性能，以及分析地震波传播过程中的振动衰减情况。
抗震设计中反应谱的应用 一．什么就是反应谱理论 在房屋工程抗震研究中,反应谱就是重要的计算由结构动力特性所产生共振效应的方法。它的书面定义就是“在给定的地震加速度作用期间内,单质点体系的最大位移反应、速度反应与加速度反应随质点自振周期变化的曲线。用作计算在地震作用下结构的内力与变形”,反应谱理论考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系,通过反应谱来计算由结构动力特性(自振周期、振型与阻尼)所产生的共振效应,但其计算公式仍保留了早期静力理论的形式。地震时结构所受的最大水平基底剪力,即总水平地震作用为: FEK = kβ(T)G 式中,k为地震系数,β(T)则就是加速度反应谱Sa(T)与地震动最大加速度a的比值,它表示地震时结构振动加速度的放大倍数。 β(T)=Sa(T)/a 反应谱理论建立在以下基本假定的基础上:1)结构的地震反应就是线弹性的,可以采用叠加原理进行振型组合;2)结构物所有支承处的地震动完全相同:3)结构物最不利地震反应为其最大地震反应:4)地震动的过程就是平稳随机过程。 二．实际房屋抗震设计中的应用 为了进行建筑结构的抗震设计,必须首先求得地震作用下建筑结构各构件的内力。一般而言,求解建筑结构在地震作用下构件内力的方法主要有两种,一种就是建立比较精确的动力学模型进行动力时程分析计算,这种方法比较费时费力,其精确度取决于动力学模型的准确性与所选取地震波就是否适当,并且对于工程技术人员来说,这种方法不易掌握;第二种方法就是根据地震作用下建筑结构的加速度反映,求出该结构体系的惯性力,将此惯性力作为一种反映地震影响的等效力,即地震作用,然后进行抗震计算,抗震规范实际上采用了第二种方法,即地震作用反应谱法。实践也证明此方法更适合工程技术人员采用。 由于目前抗震规范中的地震作用反应谱仅考虑结构发生弹性变形情况下所得的反应谱,因此当结构某些部位发生非线性变形时,抗震规范中的反应谱就不能适用,而应采用弹塑性反应谱来进行计算。因此选用合适的弹塑性反应谱并提出适当的地震作用计算方法在我国抗震设计中具有重要的现实意义。弹塑性反应谱种类繁多,主要包括等延性强度需求谱与等强度延性需求谱,其实质就是确定强度折减系数R,延性系数,以及结构周期T之间的关系。下面就普通房屋设计中的弹塑性反应谱设计来举例说明。 反应谱就是指单自由度体系对于某地面运动加速度的最大反应与体系的自振特性(自振周期与阻尼比)之间的函数关系。抗震规范中所采用的弹性反应谱如图1所示? ,它就是在计算了大量地面运动加速度的基础上,确定地震影响系数与特征周期T之间关系的曲线
选取同一类场地、震中距相近的20条地震动记录，地震动峰值均为0.7m/s2，单自由度结构的阻尼比为2%、5%、10%和15%，周期范围为0.1s~10s，计算位移反应谱、速度反应谱和伪速度反应谱、加速度反应谱和伪加速度反应谱，并分析比较速度反应谱和伪速度反应谱的区别，以及加速度反应谱和伪加速度反应谱的区别。 一.反应谱计算与绘图 反应谱的计算采用Newmark-β法计算，对于单自由度体系使用杜哈美积分来求解实际更为方便。 MATLAB的计算程序如下所示： clc clear kesai=0.15; %阻尼比 m=1; [acc,dt,N]=peer2acc('F:matlab- learn','RSN3753_LANDERS_FVR135.AT2') %peer2acc为处理原始地震动数据的程序 save('acc2','acc') load('acc2.mat'); gama = 0.5; beta = 0.25; alpha0 = 1/beta/dt^2; alpha1 = gama/beta/dt; alpha2 = 1/beta/dt; alpha3 = 1/2/beta - 1; alpha4 = gama/beta - 1; alpha5 = dt/2*(gama/beta-2);
alpha6 = dt*(1-gama); alpha7 = gama*dt; peak=9.8*max(abs(acc)); acc=acc*0.7/peak; n=length(acc); p=-m*9.8*acc; j=0; for T=0.1:0.01:10 j=j+1; wn=2*pi/T; k=m*wn^2; c=kesai*2*m*wn; Keq=k+ alpha0*m + alpha1*c; wD=wn*(1-kesai^2)^0.5; d=zeros(n,1); v=zeros(n,1); a=zeros(n,1); for i=2:n t=0.002*(i-1); f=p(i) + m*(alpha0*d(i-1)+alpha2*v(i-1)+alpha3*a(i-1))+ c*(alpha1*d(i-1)+alpha4*v(i-1)+alpha5*a(i-1)); d(i) =f/Keq; %Newmark-β的计算程序 a(i) = alpha0*(d(i)-d(i-1))-alpha2*v(i-1)-alpha3*a(i-1); v(i) = v(i-1) + alpha6*a(i-1) + alpha7*a(i); end sd(j)=max(abs(d)); %位移反应谱 sv(j)=max(abs(v)); %速度反应谱 sa(j)=max(abs(a)); %加速度反应谱 SA(j)=wn^2*sd(j); %伪加速度反应谱 SV(j)=wn*sd(j); %伪速度反应谱 end 选取的地震动记录如图 地震动记录一般在PEER网站下载。下载只需要注册邮箱号即可免费 下载。
关于贯彻执行《中国地震动参数区划图》（GB 18306－2001）的通知（闽建设〔2002〕37号） 关于贯彻执行《中国地震动参数区划图》（GB 18306－2001）的通 知 （福建省建设厅、福建省地震局，2002 年4 月30 日，闽建设〔2002〕37 号） 各设区的市建设局、地震局（办）： 《中国地震动参数区划图》（GB 18306—2001）（以下简称《区划图》）已于2001 年2 月 2 日发布，自2001 年8 月 1 日起实施。鉴于《区划图》较原《中国地震烈度区划图（1990）》有较大变化，为了便于操作，根据《区划图》，省建设厅和省地震局联合组织有关专家，对我省现有建制乡（镇、办事处）抗震设防烈度、地震动峰值加速度和地震动反应谱特征周期进行划定，并制定《中国地震动峰值加速度区划图》福建省区划一览表（详见附件1）和《中国地震动反应谱特征周期区划图》福建省区划一览表（详见附件2）。为使《区划图》得到全面贯彻执行，现将有关事宜通知如下： 一、新建、改建、扩建一般建设工程的抗震设计、施工、验收以及编制社会经济发展和国土利用规划均要按本标准执行。 二、根据《区划图》使用规定，下列工程或地区的抗震设防要求不应直接采用本标准，需做专门研究： 1、抗震设防要求高于本地震动参数区划图抗震设防要求的重大工程、可能发生严重次生灾害的工程、核电站和其他特殊要求的核设施建设工程； 2、位于复杂工程地质条件区域的大城市、大型厂矿企业、长距离生命线工程以及新建开发区等。 三、建筑工程使用《区划图》时，按相关设计规范执行。 附件：1．《中国地震动峰值加速度区划图》福建省区划一览表 2．《中国地震动反应谱特征周期区划图》福建省区划一览表 附件 1 《中国地震动峰值加速度区划图》福建省区划一览表
1.1设计加速度过程线 依据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》，50年超越概率为10%时，工程区地震动峰值加速度为0.15 g，地震动反应谱特征周期为0.45 s，相应地震基本烈度为7度。场地土属中软场地土，场地类别为Ⅱ类。根据（DL5073-2000）《水工建筑物抗震设计规范》的规定，本工程壅水建筑物抗震设防类别为乙类，设计烈度按7度取。 参考工程地质报告，本课题选取美国Taft地震波、人工地震波与实测地震波共三条地震波进行分析。 Taft地震波，1952年7月21日发生于美国的加利弗里亚州地震（California Earthquake，震级7.4级），是位于加州Kern County林肯学校的No.1095地震台测得的地震记录，该记录地距震中约43.5 km。地震仪设于学校附近一隧洞混凝土地板上，测得完整的三向地震波，记录长达54 s，最大地震加速度175.9 cm/s2，最大速度17.7 cm/s，最大位移9.15 cm。Taft地震波由于记录完整、数据可靠，在国际地震工程界被广泛引用。本报告中将其峰值加速度调整至0.15 g得到设计地震加速度过程线进行动力反应分析，通过SHAKE91程序反演后，坝基水平向基岩地震波峰值为0.12 g，竖直向基岩地震波峰值为0.08 g。横河向、顺河向和竖直向输入加速度之比为3:3:2。计算地震时长20 s，时间步长为0.02 s，各方向地震波时程如图1.1-1至图1.1-3所示。 人工地震波，是根据《水工建筑物抗震设计规范》选取规范标准反应谱为目标谱生成。人工波生成时，迭代误差取为5%，其中特征周期T g按照基岩场地取0.3 s，反应谱最大值的代表值βmax取为2，设计加速度代表值为0.15 g。由此得到设计地震加速度过程线进行动力反应分析，通过SHAKE91程序反演后，坝基水平向基岩地震波峰值为0.12 g，竖直向基岩地震波峰值为0.08 g。横河向、顺河向和竖直向输入加速度之比为3:3:2。计算地震时长20 s，时间步长为0.02 s，各方向地震时程如图1.1-4至图1.1-6所示。
设计特征周期与反应谱特征周期的区别 1. 定义 设计特征周期：（design characteristic period of ground motion） 抗震设计用的地震影响系数曲线中，反映地震震级、震中距和场地类别等因素的下降段起始点对应的周期值，简称特征周期。 设计特征周期是用于结构设计计算的周期。 地震动反应谱特征周期（characteristic period of the seismic response spectrum）地震动加速度反应谱开始下降点的周期。 也称特征周期、卓越周期，是建筑场地自身的周期。 2.区别 《抗震规范》中的设计特征周期，考虑了震源机制、震级大小和震中距远近，相对于旧版《中国地震动加速度反应谱特征周期区划图》中的地震动反应谱特征周期略有降低。而根据《抗震规范》中图5.1.5的“地震影响系数曲线”，周期越小，地震影响系数越大，地震力也就越大。也就是说，《抗震规范》中的设计特征周期取值相对于旧版《中国地震动加速度反应谱特征周期区划图》较为保守。 可能是考虑到二者的冲突，2015年的新版《中国地震动加速度反应谱特征周期区划图》中，将地震动反应谱特征周期调小，与《抗震规范》中的设计特征周期较为接近。 而2015年的新版《中国地震动峰值加速度区划图》将全国大部分地区的地震动峰值加速度调大，从而增大了地震力，也增加了结构的安全度。 3.一般知识。 地震反应谱 英文名称：earthquake response spectrum 由于地震的作用，建筑物产生位移、速度和加速度。人们把不同周期下建筑物反应值的大小画成曲线，这些曲线称为反应谱。 一般来说，随周期的延长，位移反应谱为上升的曲线；速度反应谱比较恒定；而加速度的反应谱则大体为下降的曲线（下图）。一般说来，设计的直接依据是加速度反应谱。加速度反应谱在周期很短时有一个上升段（高层建筑的基本自振周期一般不在这一区段），当建筑物周期与场地的特征周期接近时，出现峰值，随后逐渐下降。出现峰值时的周期与场地的类型有关：I类场地约为0．1～0．2s；Ⅱ类场地约为0．3～0．4s；Ⅲ类场地约为0．5～0．6s；Ⅳ类场地约为0．7～1．0s； 建筑物受到地震作用的大小并不是固定的，它取决于建筑物的自振周期和场地的特性。一般来说，随建筑物周期延长，地震作用减小。 衡量地震作用强烈程度目前常用地面运动的最大加速度Amax作为标志，它就是建筑物抗震设计时的基础输人最大加速度，其单位为重力加速度g（9．81m/s^2)或Gal （gal=10mm/s^2），大体上，7度相当于最大加速度为l00Gal，8度相当于200Gal，9度相当于400Gal。 在地震时，结构因振动而产生惯性力，使建筑物产生内力，振动建筑物会产生位移、速度和加速度。地震力大小与建筑物的质量与刚度有关。在同等的烈度和场地条件下，建筑物的重量越大，受到地震力也越大，因此减小结构自重不仅可以节省材料，而且有利于抗震。同样，结构刚度越大、周期越短，地震作用也大，因此，在满足位移限值的前提下，结构应有适宜的刚度。适当延长建筑物的周期，从而降低地震作用，这会取得很大的经济效益。
一、地震反应谱的概念 在给定的地震输入下，不同固有周期的地层或结构物将有不同的振动位移反应，这种反应的时程曲线是由多种频率成分组成的振动曲线叫地震反应谱，取对应于不同固有周期的位移时程曲线的最大值作为纵坐标，取所对应的固有的周期为横坐标，由此绘成曲线，供抗震设计中选用在设计周期下的相应振动幅值。 二、地震反应谱在结构地震反应分析理论发展中的作用 1940年，美国比奥特（M.A.Biot）教授通过对强地震动记录的研究，首先提出反应谱这一概念，为抗震设计理论进人一个新的发展阶段奠定了基础，20世纪504代初，美网豪斯纳（G.W.Housener）等人发展了这一理论，并在美国加州抗震设计规范中首先采用反复谱概念作为抗震设计理论，以取代静力法。这一理论至今仍然是我国和世界上许多国家工程结构设计规范中地震作用计算的理论基础。 反应谱理论考虑了结构的动力特性与地震动特性之间的动力关系，并保持了原有的静力理论的简单形式。按照反应谱理论，单自由度弹性体系的结构物所受的最大地震基底剪力或地震作用为 F=FEk=k⋅ββ⋅G 式中G——结构的重力荷载代表值 k——地震系数
β——动力系数，与结构自振周期和阻尼比有关 因而上式表明：结构地震作用的大小不仅与地震强度有关，还与结构的动力特性有关。这也是地震作用区别于一般作用（荷载）的主要特征。 随着震害经验的积累和研究的不断深人，人们逐步认识到建筑场地（包括表层土的动力特性和覆盖层厚度）、震级和震中距对反应谱的影响。考虑到这些因素，一般抗震规范中都规定了不同的反应谱形状。利用振型分解原理，可有效地将上述概念用于多质点体系的抗震计算，这就是抗震设计规范中给出的振型分解反应谱法。它以结构自由振动的N个振型为厂义坐标，将多质点体系的振动分解成n个独立的等效单质点体系的振动，然后利用反应谱概念求出各个（或前几个）振型的地震作用，并按一定的法则进行组合，即可求出结构总的地震作用。 三、从地震动响应推导出地震反应谱曲线 对于单自由度弹性体系，通常把惯性力看作一种反映地震对结构体系影响的等效作用，即把动态作用转化为静态作用，并用其最大值来对结构进行抗震验算。 结构在地震持续过程中经受的最大地震作用为 F=|F(t)|max=m|x″(t)+xg″(t)|max=mSa=mg⋅Sa|xg″(t)|max⋅|xg″(t)|maxg=k⋅β⋅G 式中G——集中于质点处的重力荷载代表值 g——重力加速度
结构抗震理论 结构抗震理论的发展，大体上可以划分为静力、反应谱和动力三个阶段。 （一）静力理论阶段 该理论认为，结构物所受的地震作用，可以简化为作用于结构的等效水平静力F，其大小等于结构重力荷载G乘以地震系数k，即： F = kG k为地震系数，其数值与结构动力特性无关，是根据多次地震灾害分析得出的，k≈1/10。 （二）反应谱理论阶段 反应谱理论考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系，通过反应谱来计算由结构动力特性（自振周期、振型和阻尼）所产生的共振效应，但其计算公式仍保留了早期静力理论的形式。地震时结构所受的最大水平基底剪力，即总水平地震作用为： FEK = kβ(T)G 式中，k为地震系数，β(T)则是加速度反应谱Sa(T)与地震动最大加速度a的比值，它表示地震时结构振动加速度的放大倍数。 β(T)=Sa(T)/a 局限性： 1. 反应谱理论尽管考虑了结构的动力特性，然而在结构设计中，它仍然把地震惯性力作为静力来对待，所以它只能称为准动力理论。 2. 表征地震动的三要素是振幅、频谱和持时。在制作反应谱过程中虽然考虑了其中的前两个要素，但始终未能反映地震动持续时间对结构破坏程度的重要影响。 3. 反应谱是根据弹性结构地震反应绘制的，引用反映结构延性的结构影响系数后，也只能笼统地给出结构进入弹塑性状态的结构整体最大地震反应，不能给出结构地震反应的全过程，更不能给出地震过程中各构件进入弹塑性变形阶段的内力和变形状态，因而也就无法找出结构的薄弱环节。 （三）动力理论阶段 即时程分析法。 规范描述 在《工程抗震术语标准》（JGJ/T 97-95）中的描述如下： 5.4.2.1 反应谱response spectrum 在给定的地震震动作用期间，单质点体系的最大位移反应、最大速度反应或最大加速度反应随质点自振周期变化的曲线。
时程分析时地震波的选取及地震波的反应谱化 摘要：目前我国规范要求结构计算中地震作用的计算方法一般为振型分解反应 谱法。时程分析法作为补充计算方法，在不规则、重要或较高建筑中采用。进行 时程分析时，首先面临正确选择输入的地震加速度时程曲线的问题。时程曲线的 选择是否满足规范的要求，则需要首先将时程曲线进行单自由度反应计算，得到 其反应谱曲线，并按规范要求和规范反应谱进行对比和取舍。本文通过介绍常用 的数值计算方法及计算步骤，实现将地震加速度时程曲线计算转化成反应谱曲线，从而为特定工程在时程分析时地震波的选取提供帮助。 关键词：时程分析，地震波，反应谱，动力计算 1 地震反应分析方法的发展过程 结构的地震反应取决于地震动和结构特性。因此，地震反应分析的水平也是随着人们对 这两个方面认识的深入而提高的。结构地震反应分析的发展可以分为静力法、反应谱法、动 力分析法这三个阶段。在动力分析法阶段中又可分为弹性和非弹性（或非线性）两个阶段。[1] 目前，在我国和其他许多国家的抗震设计规范中，广泛采用反应谱法确定地震作用，其 中以加速度反应谱应用得最多。反应谱是指：单自由度弹性体系在给定的地震作用下，某个 最大反应量（如加速度、速度、位移等）与体系自振周期的关系曲线。反应谱理论是指：结 构物可以简化为多自由度体系，多自由度体系的地震反应可以按振型分解为多个单自由度体 系反应的组合，每个单自由度体系的最大反应可以从反应谱求得。其优点是物理概念清晰， 计算方法较为简单，参数易于确定。 反应谱理论包括如下三个基本假定：1、结构物的地震反应是弹性的，可以采用叠加原理 来进行振型组合；2、现有反应谱假定结构的所有支座处地震动完全相同；3、结构物最不利 的地震反应为其最大地震反应，而与其他动力反应参数，如最大值附近的次数、概率、持时 等无关。[1] 时程分析法是对结构物的运动微分方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。由 于此法是对运动方程直接求解，又称直接动力分析法。可直接计算地震期间结构的位移、速 度和加速度时程反应，从而描述结构在强地震作用下弹性和非弹性阶段的内力变化，以及结 构构件逐步开裂、屈服、破坏甚至倒塌全过程。 根据我国《建筑抗震设计规范》(GB5011-2010)(以下简称《抗规》)第5.1.2-3条要求，特 别不规则的建筑、甲类建筑和表5.1.2-1所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多 遇地震下的补充计算。此外《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010) (以下简称《高规》)第4.3.4条也有相关要求。 2 时程分析时地震波的选取要求 在进行时程分析时，首先面临地震波选取的问题。所选的地震波需要符合场地条件、设 防类别、震中距远近等因素。《抗规》对于地震波的选取主要有以下几点要求： 1、当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法 的较大值；当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分解反 应谱法的较大值（其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3）。 2、弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计 算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计 算结果的80%。 3、多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数 曲线在统计意义上相符。根据规范条文说明，所谓“统计意义上相符”指的是，多组时程波的 平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比，在对应于结构主 要振型的周期点上相差不大于20%。但计算结果也不能太大，每条地震波输入计算不大于135%，平均不大于120%。 4、时程曲线要满足地震动三要素的要求，即频谱特性、有效峰值和持续时间均要符合规
《中国地震动峰值加速度区划图》福建省区划一览表
关于贯彻执行《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2001）的通知 福建省建设厅、福建省地震局，2002年4月30日，闽建设〔2002〕37号） 各设区的市建设局、地震局（办）： 《中国地震动参数区划图》（GB 18306—2001）（以下简称《区划图》）已于2001年2月2日发布，自2001年8月1日起实施。鉴于《区划图》较原《中国地震烈度区划图（1990）》有较大变化，为了便于操作，根据《区划图》，省建设厅和省地震局联合组织有关专家，对我省现有建制乡（镇、办事处）抗震设防烈度、地震动峰值加速度和地震动反应谱特征周期进行划定，并制定《中国地震动峰值加速度区划图》福建省区划一览表（详见附件1）和《中国地震动反应谱特征周期区划图》福建省区划一览表（详见附件2）。为使《区划图》得到全面贯彻执行，现将有关事宜通知如下： 一、新建、改建、扩建一般建设工程的抗震设计、施工、验收以及编制社会经济发展和国土利用规划均要按本标准执行。 二、根据《区划图》使用规定，下列工程或地区的抗震设防要求不应直接采用本标准，需做专门研究： 1、抗震设防要求高于本地震动参数区划图抗震设防要求的重大工程、可能发生严重次生灾害的工程、核电站和其他特殊要求的核设施建设工程； 2、位于复杂工程地质条件区域的大城市、大型厂矿企业、长距离生命线工程以及新建开发区等。 三、建筑工程使用《区划图》时，按相关设计规范执行。 附件：1．《中国地震动峰值加速度区划图》福建省区划一览表 2．《中国地震动反应谱特征周期区划图》福建省区划一览表
附件1： 《中国地震动峰值加速度区划图》福建省区划一览表 抗震设防烈度小于6度6度7度8度地震动峰值加速度小于0.05g 0.05g 0.1g 0.15g 0.2g 福州市鼓楼全部 台江全部 仓山全部 晋安 日溪、寿山、 宦溪、岭头、 鼓岭 其余 马尾琅岐其余 闽侯 洋里、小箬、 廷坪、大湖、 白沙、甘蔗、 鸿尾、竹岐、 荆溪 上街、南屿、 南通、祥谦、 尚干、青口、 闽江 长乐 潭头、梅花、 猴屿、文岭 其余 福清其余东翰连江全部 永泰其余葛岭、塘前 平潭其余南海罗源全部 闽清全部
超前地质预报方案 目录 1.编制依据 (2) 2.工程概况 (2) 3.地质概况 (2) 3.1地形地貌 (2) 3.2工程地质 (3) 3.3水文地质 (3) 3.3气候特征 (3) 3.4不良地质与特殊岩土 (3) 4.超前地质预报的目的、内容、方法 (4) 4.1超前地质预报目的 (4) 4.2超前地质预报的段落及其内容 (4) 4.3超前地质预报的方法 (4) 5.超前地质预报实施方案 (5) 5.1地质调查法 (5) 5.1.1隧道地表补充地质调查 (5) 5.1.2隧道内地质素描 (5) 5.1.3地质调查法技术要求 (6) 5.2超前钻探法 (7) 5.2.1超前地质钻探 (7) 5.2.2加深炮眼探测 (9) 5.3邻近隧道内不良地质体的前兆标志 (9)
6.超前地质预报资源配臵 (10) 6.1组织机构 (10) 6.2人员配臵 (10) 6.3设备配臵 (11) 7.资料整理、信息反馈与设计施工 (11) 8.超前地质预报安全防护措施 (12) 1.编制依据 1)D3K43+287.5吕合1号隧道设计图(广大施隧-11); 2)《铁路隧道超前地质预报技术指南》(铁建设,2008,105号); 3)《铁路隧道工程施工安全技术规程》(TB10304-2009); 4)《铁路隧道施工技术指南》(TZ204-2008) 5)D3K43+287.5吕合1号隧道实施性施工组织设计; 2.工程概况 吕合1号隧道位于楚雄北,南华南区间，双线隧道。设计为4‰单面 下坡，全隧除D2K42+663.6,D3K44+420段位于半径R=4504.5m的右偏曲 线上外，其余地段均为直线。隧道进口里程D2K42+155，出口里程 D3K44+420，全隧长2265米，最大埋深约165米。 本隧D2K42+155,+180段采用明挖法施工，其余地段按照新奥法原理 组织施工，光面爆破，锚网喷初期支护。 根据地形地质条件，隧道进口D2K42+155,D2K42+180段采用斜切洞 门及斜切延伸段衬砌;出口洞门采用台阶式洞门。 主要工程数量:洞身开挖299226m3;C25喷射混凝土22091m3;?18型钢钢架1169000kg;?20b型钢钢架1495974kg;Φ42超前小导管133173m;衬砌混凝土60070 m3;HPB235钢筋821284kg;HRB335钢筋2464955kg。
地震波的选取方法 2010-10-20 22:32:00| 分类：默认分类|举报|字号订阅 建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)的5.1.2条文说明中规定，正确选择输入的地震加速度时程曲线，要满足地震动三要素的要求，即频谱特性、有效峰值和持续时间要符合规定。频谱特性可用地震影响系数曲线表征，依据所处的场地类别和设计地震分组确定。这句话 的含义是选择的实际地震波所处场地的设计分组(震中距离、震级大小)和场地类别(场地条件) 应与要分析的结构物所处场地的相同，简单的说两者的特征周期Tg值应接近或相同。特征周期 Tg值的计算方法见下面公式(1)、(2)、(3)。 加速度有效峰值按建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。地震波的加速度有效峰值的计算方法见下面公式(1)及下面说明。 持续时间的概念不是指地震波数据中总的时间长度。持时Td的定义可分为两大类，一类是以 地震动幅值的绝对值来定义的绝对持时，即指地震地面加速度值大于某值的时间总和，即绝对 值｜a(t)｜＞k*g的时间总和，k常取为0.05；另一类为以相对值定义的相对持时，即最先与最 后一个k*amax之间的时段长度，k一般取0.3～0.5。不论实际的强震记录还是人工模拟波形，一般 持续时间取结构基本周期的5～10倍。 说明: 有效峰值加速度EPA＝Sa/2.5 （1） 有效峰值速度EPV＝Sv/2.5 （2） 特征周期Tg = 2π*EPV/EPA （3） 1978年美国ATC－3规范中将阻尼比为5％的加速度反应谱取周期为0.1-0.5秒之间的值平
为Sa，将阻尼比为5%的速度反应谱取周期为0.5-2秒之间的值平均为Sv(或取1s附近的平均速度 反应谱)，上面公式中常数2.5为0.05组尼比加速度反应谱的平均放大系数。 上述方法使用的是将频段固定的方法来求EPA和EPV，1990年的《中国地震烈度区划图》采 用了不固定频段的方法分析各条反应谱确定其相应的平台频段。具体做法是：在对数坐标系中 同时做出绝对加速度反应谱和拟速度反应谱，找出加速度反应谱平台段的起始周期T0和结束周 期T1，然后在拟速度反应谱上选定平台段，其起始周期为T1(即加速度反应谱平台段的结束周期 T1)，结束周期为T2，将加速度反应谱在T0至T1之间的谱值求平均得Sa，拟速度反应谱在T1至T2 之间的谱值求平均得Sv，加速度反应谱和拟速度反应谱在平台段的放大系数采用2.5，按公式 (1)、（2）、（3）求得EPA、EPV、Tg。 在MIDAS程序中提供将地震波转换为绝对加速度反应谱和拟速度反应谱的功能(工具>地震 波数据生成器，生成后保存为SGS文件)，用户可利用保存的SGS文件(文本格式文件)根据上面所 述方法计算Sv、Sa、Tg。通过Tg值可判断该地震波是否适合当地场地和地震设计分组，然后将 抗震规范中表5.1.2-2中的EPA值与Sa相比求出调整系数，将其代入到地震波调整系数中。将地 震波转换为绝对加速度反应谱和拟速度反应谱时注意周期范围要到6秒(建筑抗震规范规定)。 建筑抗震设计规范5.1.2条中规定，采用时程分析方法时，应按照场地类别和设计地震分组 选用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲
结构自振周期是结构自由振动的周期； 结构基本周期是结构自振周期中最长（数值最大）的那个； 场地卓越周期是场地自振周期中最容易被（地震）激励起的周期； 场地特征周期（设计特征周期）是设计地震反应谱曲线上平台段结束（最右端）的同期值. 产生了疑问:场地卓越周期和场地特征周期有关系吗? 知道一个不相干的，地震动的卓越周期：再振幅谱幅值最大的频率分量所对应的周期，在地震波通过覆盖土层传向地表的过程中，由于土层的过滤性与选择放大作用，地表地震动的卓越周期在很大程度上取决于场地的固有周期。 各条地震波的特征周期很难确定，规范反应谱上的特征周期是根据若干条平均后再进行削平处理而得到的拐点。 对地震波进行傅立叶变换，得到其傅立叶谱，观察其地震波峰值对应的周期，此周期便是地震波的特征周期。可以在ansys，sap等程序中轻松实现。 傅立叶谱幅值最大点对应的周期为地震动的卓越周期，不是特征周期！特征周期是抗震规范中用到的概念，目的是确定规范谱的形状。它描述了结构所处的地震环境。实际上，规范谱不应看作真实的地震反应谱，这一点在其他帖子中已有论述。我个人的观点，规范是结构抗震理论应用方法的体现，如果研究抗震理论，似乎不应以抗震规范为准绳。因为规范是为使用者提供的标准，它必须为了工程的安全性和经济性做出一些折中，并不是完全意义上的理论或技术方法。 1、卓越周期是老早以前的提法，原意指的是引起建筑场地振动最显著的某条或某类地震波的一个谐波分量的周期，该周期与场地覆土厚度及土的剪切波速有关。对同一个场地而言，不同类型的地震波会得出不同的卓越周期，因此概念上存在矛盾。现在地震工程界已彻底摒弃这种提法； 2、场地与场地土是两个完全不同的概念，你所说的应是场地； 3、现在确定地震影响系数用的是场地特征周期。即首先根据场地覆土厚度及土的剪切波速确定建筑物的场地类别，并据此查表得场地特征周期，最后有设计地震分组和场地特征周期确定抗震设计所用的地震影响系数。 在结构布置时应使结构结构的第一自振周期避开场地的卓越周期， 以免场地、地基与结构形成共振或类共振” 卓越周期是通过地震波频率分析得到的所占能量最大的周期成分. 特征周期另外又考虑了近震远震的影响(老抗规),新抗震规范用设计地震分组来考虑震级和震中距的影响. 特征周期的概念早已有之,同样卓越周期的概念依然存在;二者数值上很相近,从抗震角度当然结构自振周期避开特征周期和卓越周期为好,从地震影响系数曲线也可清楚看到其中的关系. 关于卓越周期的说法，我是以前听一个教授说的，他的原话是：“大家以后不要再提场地卓越周期这个说法，这个概念本身有问题......" 而他本人是建筑抗震规范编写组的成员。 可以肯定的是，现在新的的抗震规范及有关的背景材料都不再用”卓越周期“的概念，而且近几年公开发表的有关地震工程的论文都不再提“卓越周期”。我个人认为，现在的“场地特征周期”或许与原来的“卓越周期”有某种概念上的联系，但它们在意义上可能已经完全不同了。
湘乡市自然环境介绍 1.1地理位置 湘乡市位于湖南省中部偏东，东经111º59’4″～112º38’55″，北纬27º29’2″～28º30’45″。东临韶山市和AA县，南接双峰县，西界娄底市，北靠宁乡县，市界周长417km2。 本项目新建于湘乡市育塅乡新横路村。 1.2地质、地形、地貌 （1）地质构造 湘乡市位于雪峰山弧形构造的东南缘。自侏罗纪以来，随着太平洋板块俯冲的增强，区内进入环太平洋陆缘构造域的发展阶段，在深部地幔热对流作用下，整个中国东部形成了一系列伸展型堑垒式断陷盆地。湘乡盆地即是其代表之一。湘乡盆地呈北东面40°走向，长约60km，宽约10km。地层由白垩系及古近系组成，向南东缓倾斜。 湘乡有文字纪录的地震共5次，其震级和烈度均不大，损失轻微。区内地震主要是以小震形式释放能量。据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）显示，区内地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期值为0.35S，评估区地震烈度相当于Ⅵ度（小于Ⅵ度）。区内未发现地震遗迹，地震对工程建设危害不大。 湘乡地属华南湘赣丘陵区，地貌以丘陵山地为主，土地结构为“五山一水三分田、一分道路和庄园”。湘乡处于湘中丘岗向湘江河谷平原的过渡带，为雪峰山东北余脉和越城岭北端余脉所夹峙。西部和南
部较高峻，东部和北部较平缓。最高点是褒忠山的三尖峰（又名白沙井山），海拔807m，最低处于涟水出境处的新研文佳滩附近，海拔4m，地势比降从西向东为19‰。 湘乡市海拔高程在100m以下，相对高差小于10m，地面坡度小于5°的平原有500km2；海拔高程100—150m，地面坡度5—15°，相对高差10—60m的岗地约600km2；海拔高程120—300m，地面坡度15—25°，相对高差60—200m的丘陵有450km2；海拔300m以上，地面坡度25°以上，高差200m以上的山地有400多km2。 （2）地震 根据国家质量技术监督局2001年2月2日发布的GB18306~2001《中国地震动参数区划图》，本路线所在区域地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱物征周期为0.35S，地震基本烈度为Ⅵ度区，新构造运动对项目工程影响小。 （3）地表、地下水文 区内雨量较充沛，每年的4~7月多雨，秋冬多为枯水季节，是桥梁基础工程施工的最佳时期。 ①地表水：涟水是湘乡区域的纳污水体，涟水初名“骆马江”，后名“甘溪”，湘江中游一级支流，全长232km，流域面积7150km2。涟水源出新邵县观音山西南麓，流经新邵县、涟源市、娄底娄星区、双峰县、湘乡市、AA县等市县，于AA县河口镇湘河口汇入湘江。涟水河流经湘乡市最高水位为1954年黄海高程48.53米，最低水位为1972年黄海高程39.37米，最大流量每秒7100立方米，最小流量每秒0.14立方米。项目区地下水类型主要为碳酸盐岩溶裂隙水及松散岩类孔隙
四工程概况 本项目十堰至天水国家高速公路甘肃段徽县大石碑（陕甘界）至天水公路是“国家高速公路网”福州至银川国家高速公路的横向联络线的重要组成路段，主要承担甘肃、宁夏、青海、新疆等西北省区与陕西、湖北及四川、重庆等省市跨省区的旅客和物资流通任务。实施本项目是建设国家高速公路网和实施西部大开发战略的需要，有利于完善我省高速公路网结构及发挥其综合效应，对于加快陇东南地区资源优势向经济优势转换，促进陇南市旅游资源的开发和利用、满足交通迅猛增长的需求具有积极的作用。 （一）工程简介 十堰至天水国家高速公路甘肃段徽县（大石碑）至天水公路土建工程ST11合同段路线起点（YK605+874、ZK605+955.5）位于小川隧道中，终点（YK611+685.458、ZK611+744.083）位于纸坊镇刘旗寨村，路线全长5.811km。全线共设隧道两座（小川隧道左线2300米、右线2300米；成州隧道左线2084米、右线2120.5米），单洞累计长度8804.5米，其中III级围岩2147.9m，IV 级围岩2443.6m，V级围岩4195m；中桥38.05m/1座、1-13m通道桥2座；涵洞7道；路基土石方40余万方，桥隧长度占路线总长的76.4%。本项目合同开工日期为2012年8月1日，合同完工日期为2014年12月31日，合同工期882日历天。工程重点为小川隧道（西段）和成州隧道。 （二）区域地质及气象概况 1 区域地质条件 隧址区地处中国大陆二级阶梯向三级阶梯的过渡地带，位于秦巴山区、青藏高原、黄土高原三大地形交汇区域，西向青藏高原北侧边缘过渡，北接陇中黄土高原，东与西秦岭和汉中盆地相连，南邻四川盆地；整个地形西北高东南低。西秦岭和岷山两大山系分别从东西两方伸入全境，境内形成了崇山峻岭与河谷盆地相间的复杂地形。 地质构造：研究区在摩天岭北东向构造带的东北侧，其总体属秦岭东西向构造带的西延，因而决定了本区构造线(盆地除外)呈东西向延展的构造轮廓。本区总的构造特征为长期构造发展过程均表现出受东西向构造活动带所控制。沿线不