现场反应分析外文翻译资料

(1) Site response analysis

In simplified analysis, local site effects arc evaluated based on the thickness of the deposits and the average stiffness to a specified depth (generally 30m), or over the eniirc deposit above the bedrock. This information is then used to establish the site classification, leading io the use of specified site amplification factors or site dependent response spectra. This type of procedure is common in codes and standards.

Jn simplified dynamic analysis, local site effects are evaluated numerically with models such as common equivalent linear, total stress formulations. Soil layers arc idealized as horizontal layers of infinite lateral extent (i.e. onedimensional (ID)). These methods are used to generate time histories of acceleration, shear stress, and shear strain at specified locations in the soil profile.

In both of these categories of analyses, the computed ground surface earthquake motion parameters arc used as input for subsequent simplified structural analysis as discussed in the following section.

Dynamic analyses of soil-structure interaction (SSI) attempt to account for the combined, or coupled response of the structure and the foundation soils. Unlike the simplified procedures wherein the response of the structure is evaluated using the iree-field soil espouse as input, SSi analyses incorporate the behavior of both soil and stnic- ture in a single model. Numerical finite element (FEM) or finite difference (FDM) methods arc commonly used for advanced SSI analyses. In this type of analysis, local site cfleets are often not evaluated independently but are evaluated as a part of the soibstructxirc interaction analysis of port slruclurvs. If the bottom boundary o「the analysis domain fbr soil-structure interaction analysis differs from the bedrock (i.c. when the bedrock is too deep for soil structure interaction analysis), the local site effects below the bottom boundary of the soil-structure interaction analysis domain may be evaluated based on 1D non-linear (eilcctivc stress) or ID equivalent linear (total stress) analysis.

(2) Liquefaction potential assessment

In simplified analysis, the liquefaction potential of sandy soils are evaluated based on standard peneiralion tests (SPT) or cone penetration tests (CPT) through empirical liquefaction criteria. In simplified dynamic analysis, liq- ucfaction potential is evaluated based on a comparison of computed shear stresses during the design earthquake and the results of cyclic laboratory tests, and/or based on SPT/CPT data. The liquefaction potential evaluated through these categories of analysis are used later as input for subsequent simplified deformation analysis of structures at liquefiable sites a$ discussed in the next section.

In dynamic analysis, liquefaction potential is often not evaluated independently but is evaluated as part of the soikstructure interaction analysis of port structures. Details will be discussed in the next section,

5.3 Analysis of Port Structures

The niethcxl of analysis lor a pon structure depends on structural type. The appropriate method may be chosen by referring to Table 5.3. A list of readily available methods is shown in Table 5.4. As indicated in Table 5.4, methods fbr analysis of port structures may be broadly classified into those applicable to rctaining/carth structures, including quay walls, dikcsslopes and breakwaters, or those applic* able to open pile^frainc slnictures, including pile，deck system of pile-supported wharves and cranes.

Table 5.3 Analysis methods lor port structures

⁸FEM/FDM: Einite element method/Finite diflerence method ** 2D/3D: lvo/thrcc dimensional analysis

(I) Methccis fl)r analysis of retaining/earth structures

1. Simplified analysis

Simpiified analysis of retaining/earth structures is based on the conventional forcc-balance approach, sometimes combined with statistical analyses of case history data. The methods in this category are often those adopted in conventional seismic design codes and standards. In simplified analysis, rctaining/earlh structures can be idealized as rigid blocks of soil and structural masses. The rigid block analysis is typically applied for gravity, sheet pile and cellular quay walls, dike/$lope/rctaining walls for pile- suppoited wharves and breakwaters.

Effects of earthquake motions in simplified analysis are represeMed by a peak ground acceleration or an equivalent seismic coefficient fbr use in conventional pscudo-static design prxxdurcs. Thes

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（1）现场反应分析

在简化分析中，根据沉积物厚度和规定深度（通常为30m）或基岩上方整个沉积物的平均刚度评估局部场地效应。 然后利用这些信息建立场地分类，从而使用指定的位点扩增因子或位点相关的响应谱。这种类型的程序在编码和标准中很常见。

在简化的动力分析中，局部的场地效应是用数值方法来计算的，例如常用的等效线和总应力公式。理想的土层是无限横向延伸的水平层(即一维)。这些方法用于在土壤剖面的特定位置生成加速度、剪切应力和剪切应变的时间历程。

在这两类分析中，计算出的地面地震运动参数作为后续简化结构分析的输入，如下一节所讨论的。

土-结构相互作用（SSI）的动力分析试图考虑结构和地基土的组合或耦合响应。与模拟程序不同，模拟程序使用自由场土壤支持作为输入来评估结构的响应，SSI分析将土壤和结构的行为合并到单个模型中。数值有限元（FEM）或有限差分（FDM）方法通常用于高级SSI分析。在这类分析中，局部场地效应通常不是独立评估的，而是作为港口结构土-结构相互作用分析的一部分进行评估的。如果用于土-结构相互作用分析的分析域的底边界与基岩不同（即当基岩太深而无法进行土-结构相互作用分析时），则可以基于一维非线性（有效应力）或等效线性（总应力）分析。

（2）液化潜力评估

在简化分析中，根据标准贯入试验（SPT）或圆锥贯入试验（CPT），通过经验液化准则来评估砂土的液化势。在简化动力分析中，液化势的评估基于设计地震期间计算的剪应力与循环实验室试验结果的比较，和/或基于SPT/CPT数据。通过这些分析类别评估的液化势稍后将用作随后可液化场地结构简化变形分析的输入，如下一节所述。

在动力分析中，液化势通常不是独立评估的，而是作为港口结构土-结构相互作用分析的一部分进行评估的。细节将在下一节讨论。

5.3港口结构分析

港口结构的分析方法取决于结构类型。可参考表5.3选择适当的方法。表5.4列出了一系列现成的方法。如表5.4所示，港口结构分析方法可大致分为适用于挡土结构的方法，包括岸壁、堤防/斜坡和防波堤，或适用于开放式桩/框架结构的方法，包括桩支承码头的桩/甲板系统和起重机。

表5.3港口结构分析方法

※有限元/有限差分法※※二维/三维：二维/三维分析

（一） 挡土结构分析方法

a） 简化分析

挡土结构的简化分析是基于传统的力平衡方法，有时结合实例数据的统计分析。这类方法通常是常规抗震设计规范和标准中采用的方法。在简化分析中，挡土结构可以理想化为土壤和结构体的刚性块体。刚性块体分析通常适用于重力、板桩和格构式码头墙、桩支撑码头和防波堤的堤防/斜坡/挡土墙。

在简化分析中，地震运动的影响由峰值地面加速度或等效地震系数表示，用于传统的拟静力设计程序。这些参数是从前面讨论的局部场地效应的简化分析中获得的。抗地震力的能力是根据结构和岩土条件来评估的，通常是根据临界加速度或临界地震系数，超过临界地震系数，土壤和结构体的刚性块体开始移动。当土壤液化是一个问题时，在分析中还必须考虑液化的几何程度。

简化分析的结果适合于评估损伤的近似阈值水平，这至少保证了LI结构性能的可修复状态。近似阈值水平能否保证LI结构的使用性能取决于拟静力法设计参数的计算细节。采用拟静力法结合实例资料统计分析，得到了震级位移。然而，这是一个粗略的近似值，应仅用于初步设计阶段或低激励水平。

本指南所介绍的设计方法与传统的设计概念有很大的不同。在传统的设计概念中，特别是在进行简化分析时，等效地震系数被用作充分表示地震动集合的输入参数。并应用安全系数来确定结构的尺寸。在所提出的方法中，设计的基础是通过对各种输入地震运动的响应分析，适当评估结构的抗震性能。地震反应的集合，而不是输入运动的集合，被用作完成建议指南中的设计的基础。对于每个响应分析，最合适的输入参数是应用力学定义良好的参数，例如用于简化分析的峰值地面加速度和/或根据峰值地面加速度明确定义的等效参数。因此，在每次地震反应分析中不应使用安全系数。在解释各种抗震规范中包含的设计指南时，还应记住传统设计和基于性能的设计之间的这一重要区别。

b）简化动力分析类似于简化分析，通过滑动刚性块将结构理想化。在简化动力分析中，通过积分加速度时程计算滑块的位移，该加速度时程在滑块停止滑动之前超过滑动阈值。简化动态分析

地震运动的影响通常由结构底部的一组地震运动时程来表示。地震概念的时程是由前一节讨论的局部场地效应的简化动力分析得到的。在滑块分析中，结构和岩土条件用滑动的临界加速度表示。从滑块分析的统计总结中获得的一组经验公式可用（表5.4）。在这些方程中，峰值地面加速度和速度被用来表示地震运动的影响。

在更复杂的分析中，通过一系列基于土壤-结构系统非线性有限元/时域有限元分析的参数研究，将结构和岩土条件理想化，并将结果编译为简化图表，用于评估近似位移。

c） 动力分析

如前所述，动态分析基于土-结构相互作用，通常使用有限元或有限差分法。在这类分析中，地震运动的影响由一组地震运动的时程表示，这些时程是为土壤结构系统选择的分析域的基础。根据相对于结构弹性极限的地震运动水平，将结构理想化为线性或非线性。根据设计地震期间土壤沉积物中的预期应变水平，通过等效线性或有效应力模型将土壤理想化。

通过土-结构相互作用分析，得到了较为全面的结果，包括土-结构体系的破坏模式和位移/应力/应变状态的范围。由于这类分析通常对许多因素敏感，因此特别希望通过使用适当的案例历史或适当的模型测试结果来确认其适用性。

1. 开口桩/框架结构的分析方法

a） 简化分析

开口桩/框架结构的简化分析通常是通过将桩承码头的桩/甲板系统或起重机框架理想化为单自由度（SDOF）或多自由度（MDOF）系统来完成的。在这种分析中，地震运动通常用反应谱来表示。结构和岩土条件由甲板桩系统和/或起重机的共振频率和阻尼系数表示。也可以引入延性系数。一般认为堤坝/斜坡的移动可以忽略不计。SDOF/MDOF分析的结果有助于评估桩-桥面板系统或起重机的近似极限状态响应，从而至少确保LI结构性能的可修复状态。

b） 简化动力分析

在开放式桩/框架结构的简化动力分析中，桩-桥面板结构或起重机的SDOF或MDOF分析与静力弹塑性分析相结合，用于评估延性系数/应变极限。堤坝/斜坡的移动通常被认为是可以忽略的，但有时通过滑块类型分析进行估计。因此，可以通过总结堤防/斜坡运动和结构变形来估计桩承式桥面板的运动。没有考虑土-结构相互作用的影响，因此在分析中存在一定的局限性。桩承式码头与起重机之间的相互作用可以通过多自由度分析来考虑。位移、延性系数/应变以及结构中屈服或屈曲的位置通常是通过这类分析得到的。与挡土墙/堤坝/斜坡滑动有关的破坏模式未进行评估，但进行了假设，因此，在这类分析中存在另一个限制。

c） 动力分析

动力分析基于土-结构相互作用，一般采用有限元/有限差分法。与土/挡土结构动力分析相关的评论同样适用于开口桩结构和起重机。

5.4分析的输入和输出

表5.5显示了各类分析所需的主要输入参数。值得注意的是，结果的可靠性不仅取决于分析的类型，还取决于输入参数的可靠性。最好使用基于彻底岩土工程勘察的输入数据进行更复杂的分析。然而，这可能不实际，要求（只有最高水平的岩土工程勘察，包括现场土壤冻结技术的砂取样，可用于设计）。最复杂方法的一些参数可以使用SPT结果基于经验相关性进行评估，前提是该经验相关性通过相关现场的高水平岩土工程勘察进行校准。

表5.6和5.7显示了分析的主要结果。显然，可以通过更复杂的分析来评估更多的抗震性能参数。这些输出是定义坝龄范围的最终指标。性能评估可以通过将这些输出与第4章中讨论的损伤标准进行比较来完成。

建议的损伤标准中的位移/延性/应变限值用作一般指南，被认为是可接受的。然而，超过这些值并不意味着性能是不可接受的。必须根据具体情况进行工程判断，根据港口设施的性能要求和后果，检查变形量/应力应变状态及其空间分布。

最终，必须考虑初始投资的经济性、损害风险和操作失败的后果。如果评估的地震响应小于标准中引用的地震响应，则可以预期良好的性能；如果地震响应大于标准中引用的地震响应，则应由工程师证明可以实现性能目标。

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