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第1章　地震学基础 1

1-1　地震发生的地质构造环境 1

1-1-1　地震学的主要研究内容 1

1-1-2　地球内部构造 1

1-1-3　板块运动 3

1-2　地震成因与地震类型 5

1-2-1　地震成因 5

1-2-2　地震类型 6

1-3　震源机制与地震活动性 7

1-3-1　震源机制 7

1-3-2　地震活动性 8

1-4　无限弹性体中地震波的传播 11

1-4-1　波动方程 11

1-4-2　弹性波的传播 13

1-5　地震波的反射和折射 17

1-5-1　地震波在自由地面的反射 17

1-5-2　地震波在介质分界面的反射和折射 22

参考文献 25

第2章　地震灾害与地震烈度 26

2-1　地震灾害 26

2-1-1　地震灾害概况 26

2-1-2　地表变形 27

2-1-3　工程结构的破坏 28

2-1-4　次生灾害 30

2-2　地震震级 31

2-3　地震烈度与地震烈度表 33

2-3-1　地震烈度及其用途 33

2-3-2　地震烈度表 34

2-3-3　关于地震烈度的不同观点 41

2-4　地震烈度的衰减规律 42

2-4-1　震中烈度与震级关系 42

2-4-2　地震烈度的衰减关系 43

2-5　地震烈度的影响因素 46

2-5-1　震源影响 46

2-5-2　场地条件的影响 48

2-5-3　影响地震烈度的其他因素 53

2-6　地基基础的震害机理 54

2-6-1　天然地基浅基础震害机理 54

2-6-2　桩基震害机理 58

参考文献 64

第3章　地震动特性 66

3-1　强地震动观测 66

3-1-1　强震观测仪器 66

3-1-2　强震观测系统 67

3-2　地震动的随机过程描述 70

3-2-1　随机过程的概率结构 71

3-2-2　随机过程的平稳性和平稳化随机过程 71

3-2-3　随机过程的自相关函数与功率谱密度函数 73

3-2-4　平稳随机过程的互相关函数与互功率谱密度函数 76

3-2-5　演变随机过程 77

3-2-6　平稳随机过程的谱参数 79

3-2-7　平稳随机过程的交差问题 80

3-2-8　平稳随机过程峰值的分布或极大值的概率密度函数 82

3-2-9　地震动的随机过程模型 83

3-3　地震动的工程特性及其影响因素 85

3-3-1　地震动的幅值 85

3-3-2　地震动频谱特性 87

3-3-3　地震动持时 94

3-4　地震烈度与地震动参数的关系 95

3-4-1　地震烈度与地震动参数峰值的关系 95

3-4-2　地震动参数衰减关系 97

3-5　反应谱的数字计算及应用 103

3-5-1　精确法 103

3-5-2　连锁公式法 104

3-5-3　基于抛物线内插的连锁公式法 105

3-5-4　标准反应谱 110

3-5-5　设计反应谱 111

3-6　地震动的人工合成 115

3-6-1　地震动人工合成方法研究现状 115

3-6-2　地震动人工合成的三角级数法 117

3-6-3　地震动人工合成的工程地震学方法 119

3-6-4　地震动转动分量的人工合成 122

参考文献 127

第4章　土的动力本构关系 130

4-1　土的动应力应变关系的基本特性 130

4-2　土的动应力应变关系的力学模型 132

4-3　土的动黏弹塑性模型 137

4-3-1　双曲线模型 137

4-3-2　修正的Martin-Seed-Davidenkov模型 140

4-4　土的等效线性动黏弹性模型 140

4-5　土的动弹塑性模型 144

4-5-1　黏塑性记忆型嵌套面本构模型的建立 144

4-5-2　黏塑性记忆型嵌套面本构模型的试验验证 148

4-6　土的动剪切模量和阻尼比的经验估计 150

4-6-1　影响因素及影响程度 150

4-6-2　Gmax的经验估计 151

4-6-3　G/Gmax-γα和λ-γα关系的经验曲线 152

4-6-4　新近沉积土的Gmax、G/Gmax-γα和λ-γα曲线的经验关系 159

参考文献 167

第5章　土动力特性的室内外试验 170

5-1　共（自）振柱试验原理 170

5-1-1　波在土柱中的传播 171

5-1-2　共振柱试验原理 173

5-1-3　自振柱试验原理 177

5-2　动三轴试验原理 178

5-2-1　动三轴试验的基本类型 178

5-2-2　动三轴试验条件的选择 181

5-3　GZZ-1型共（自）振柱仪的研制与性能试验 182

5-3-1　共（自）振柱仪的工作原理 183

5-3-2　共（自）振柱仪成套设备 184

5-3-3　共（自）振柱仪设计要点 185

5-3-4　共（自）振柱仪的性能试验 187

5-4　DSZ-1型动三轴仪的研制与性能试验 188

5-4-1　DSZ-1型动三轴仪的工作原理 189

5-4-2　DSZ-1型动三轴仪的标定 192

5-4-3　DSZ-1型动三轴仪的性能试验 194

5-5　WFI动三轴仪的工作原理与性能试验 196

5-5-1　WFI动三轴仪的工作原理 196

5-5-2　WFI动三轴仪的性能试验 199

5-6　场地土层的波速试验 200

5-6-1　反射波法 201

5-6-2　折射波法 202

5-6-3　下孔法 203

5-6-4　悬挂式测井法 205

5-6-5　表面波法 206

5-7　场地地脉动试验 208

5-7-1　地脉动及其工程意义 208

5-7-2　地脉动的测试原理 209

5-7-3　地脉动的数据分析及频谱特征 209

5-7-4　地脉动的工程应用 211

参考文献 212

第6章　水平成层场地地震反应 213

6-1　水平均质场地地震反应的时域分析法 213

6-2　水平成层场地地震反应的时域分析法 216

6-3　水平成层场地地震反应的频域分析法 217

6-3-1　线性黏弹性土层的稳态地震反应 217

6-3-2　波谱综合与土层瞬态地震反应 220

6-3-3　土体动力非线性特性的处理 223

6-4　水平成层场地地震反应时域和频域分析结果的比较 224

6-5　深软场地地震效应及其影响因素 229

6-5-1　场地条件与输入地震动特性 230

6-5-2　软弱表层土对深软场地地震效应的影响 232

6-5-3　软弱夹层土对深软场地地震效应的影响 235

6-5-4　互层土对深软场地地震效应的影响 237

6-5-5　场地条件对深软场地地震效应的影响 238

6-5-6　输入地震动特性对深软场地地震效应的影响 239

6-5-7　地震动输入界面的选取对深软场地地震效应的影响 241

6-6　土动力参数的变异性对深软场地地表地震动参数的影响 244

6-6-1　场地条件与基岩输入地震动 244

6-6-2　土的动剪切模量比和阻尼比的变异性对地表地震动参数的影响 246

6-6-3　场地土剪切波速的变异性对地表地震动参数的影响 249

参考文献 251

第7章　横向非均匀场地地震反应 253

7-1　场地地震反应的时域分析法 253

7-1-1　场地的自振特性及阻尼矩阵 253

7-1-2　场地地震反应数值计算的典型方法 255

7-1-3　土体动力非线性或弹塑性特性的处理 263

7-2　场地地震反应的频域分析法 264

7-2-1　频域复反应分析方法 264

7-2-2　土体非线性特性的处理 265

7-2-3　土层自由场运动的反演分析 266

7-3　场地地震反应的随机分析法 267

7-4　人工边界条件 270

7-4-1　透射边界 270

7-4-2　黏性边界 273

7-4-3　一致边界 274

7-5　深软场地的弹塑性地震反应分析 277

7-6　场地地震反应分析的分时段等效线性有效应力法 281

7-6-1　振动孔隙水压力模型 281

7-6-2　分时段等效线性有效应力法 283

7-6-3　分时段等效线性有效应力法与常规等效线性总应力法的比较 284

参考文献 293

第8章　土动力特性与震动液化 296

8-1　饱和砂性土震动液化机理 296

8-2　饱和砂性土的抗液化强度影响因素 298

8-2-1　饱和砂性土震动液化的影响因素 298

8-2-2　饱和砂性土的抗液化强度 308

8-3　黏性土的动强度及影响因素 311

8-3-1　饱和黏性土动强度的定义 311

8-3-2　饱和黏性土动强度的影响因素 313

8-4　饱和土体振动孔隙水压力的增长规律 316

8-4-1　饱和砂土振动孔隙水压力的增长规律 316

8-4-2　饱和黏性土振动孔隙水压力的增长规律 323

8-5　南京粉质黏土与粉砂互层土及粉细砂的抗液化性能 324

8-5-1　南京粉质黏土与粉砂互层土及粉细砂振动孔压的发展模式 324

8-5-2　南京粉质黏土与粉砂互层土及粉细砂的抗液化强度 326

8-5-3　黏粒含量对南京粉细砂抗液化性能的影响 327

8-6　饱和砂性土液化势的确定性经验判别方法 330

8-6-1　饱和砂性土液化的初步判别问题 331

8-6-2　砂性土液化的确定性经验判别方法 334

8-6-3　深层砂土的液化判别方法 345

8-7　饱和砂性土液化势的概率分析方法 346

8-7-1　基于场地地震安全性评价结果的场地液化危险性分析方法 347

8-7-2　场地液化危险性的模糊随机概率分析 349

8-7-3　基于地震地质环境条件的场地液化危险性简化分析方法 351

8-7-4　砂性土液化势概率分析的EERC法 353

8-8　基于神经网络模型的饱和砂性土液化势判别方法 355

8-8-1　基于RBF神经网络模型的砂土液化概率判别方法 355

8-8-2　基于BP神经网络模型的饱和砂土液化判别方法 359

8-9　场地液化势的综合判别 365

8-9-1　现场液化调查资料 365

8-9-2　液化判别方法可靠性的度量 365

8-9-3　场地液化势的综合判别 367

参考文献 368

第9章　土体地震永久变形 374

9-1　土体地震永久变形计算的有限滑动体位移法 376

9-1-1　屈服加速度的概念 377

9-1-2　等价地震系数的概念 378

9-1-3　有限滑动位移的计算 379

9-2　土体地震永久变形计算的整体变形分析法 380

9-2-1　土体地震永久变形计算的模量软化模型 380

9-2-2　土体地震永久变形计算的等价结点力模型 389

9-2-3　地基土地震永久变形的数值分析 391

9-3　土体地震永久变形计算的随机反应分析法 396

9-3-1　土单元永久应变势的随机反应分析 396

9-3-2　土体地震永久变形的随机反应分析 399

9-4　地基震陷计算的简化方法 400

9-4-1　基于模量软化的地基分层总和法 401

9-4-2　基于径向基函数的神经网络模型法 406

参考文献 409

第10章　桩-土-结构动力相互作用 411

10-1　桩-土-结构动力相互作用分析模型和方法分类 412

10-2　桩-土-结构动力相互作用分析的集中质量模型和弹簧系数法 413

10-2-1　土与单桩的动力分析 414

10-2-2　土与群桩的动力分析 418

10-2-3　等价土体系的动力参数 419

10-2-4　桩-土体系的阻尼 421

10-3　桩-土-结构动力相互作用分析的Winkler模型和p-y曲线法 422

10-3-1　桩-土-结构动力相互作用分析的Winklcr模型 422

10-3-2　动力p-y曲线的确定 423

10-3-3　根据p-y曲线确定桩周土动力阻抗 425

10-4　桩-土-结构动力相互作用的整体分析混合有限元法 426

10-4-1　整体分析混合有限元法的概念和特点 426

10-4-2　桩-土-结构动力相互作用体系的简化 427

10-4-3　桩-土-结构动力相互作用整体分析混合有限元法的几个重要问题 427

10-5　桩-土-结构动力相互作用分析的子结构法 430

10-5-1　子结构柔性体积法 431

10-5-2　子结构缩减法 433

10-5-3　地基阻抗矩阵分析 435

10-5-4　桩-土组合单元 438

10-6　桩-土接触面 438

10-6-1　Goodman无厚度单元 440

10-6-2　主从接触面模型 443

10-7　桩-土-结构动力相互作用对结构基底输入地震动的影响 446

10-7-1　桩基设置对场地地震效应的影响 446

10-7-2　桩-土-结构动力相互作用对高层建筑结构输入地震动的影响 449

10-8　深软场地上桩箱基础高层建筑的地震反应分析 454

10-8-1　深软场地上桩基-单层地下室-高层建筑地震反应分析 455

10-8-2　深软场地上桩基-多层地下室-单塔和双塔高层建筑地震反应分析 460

10-9　深软场地上特大型桥梁群桩基础地震反应分析 467

10-9-1　输入地震动与场地条件 469

10-9-2　深软场地上特大型群桩基础的二维地震反应分析 471

10-9-3　深软场地上特大型群桩基础的三维地震反应分析 474

10-9-4　深软场地上特大型群桩基础的桩-土-结构动力相互作用效应对比分析 480

参考文献 483

第11章　土-结构动力相互作用对TMD减震控制的影响 488

11-1　TMD减震控制的机理 489

11-1-1　刚性地基条件下TMD减震控制的机理 489

11-1-2　柔性地基条件下TMD减震控制的机理 490

11-2　考虑土-结构动力相互作用的TMD减震特性 491

11-2-1　考虑SSI效应的TMD减震控制特性时域分析 491

11-2-2　考虑SSI效应的TMD减震控制特性随机分析 497

11-3　土-结构动力相互作用振动台试验的模型设计 502

11-3-1　土-结构动力相互作用振动台试验的模型相似关系 502

11-3-2　土-结构动力相互作用振动台试验的土箱设计和制作 508

11-4　SSI效应对TMD减震控制性能影响的大型振动台模型试验 510

11-4-1　大型振动台模型试验设计 510

11-4-2　模型箱边界效应的试验验证 516

11-4-3　土-结构动力相互作用对结构基底地震动的影响 518

11-4-4　SSI效应对上部结构地震反应的影响 520

11-4-5　SSI效应对TMD控制性能的影响 525

11-4-6　SSI效应与TMD减震效应对主体结构地震反应影响的比较 529

11-5　大型振动台模型试验的数值模拟及对比研究 534

11-5-1　SSI效应对上部结构地震反应影响的对比研究 537

11-5-2　SSI效应对TMD控制性能影响的对比研究 542

参考文献 547

第12章　地铁地下结构地震反应 550

12-1　地铁地下结构地震反应的计算方法 551

12-1-1　地铁地下结构地震反应数值分析现状 551

12-1-2　土-地铁地下结构动力相互作用的非线性分析方法 553

12-2　地铁车站震害成灾机理 554

12-2-1　大开地铁车站震害概况 554

12-2-2　大开地铁车站震害机理数值分析 556

12-3　地铁区间隧道的地震反应分析 563

12-3-1　地铁区间隧道的地震反应分析模型 563

12-3-2　地铁区间隧道相对水平位移和加速度反应 566

12-3-3　地铁区间隧道的地震内力反应 568

12-4　地铁车站结构的地震反应分析 570

12-4-1　地铁车站结构的地震反应分析模型 571

12-4-2　地铁车站结构的相对水平位移和加速度反应 572

12-4-3　地铁车站结构的地震内力反应 575

12-5　地铁地下结构对周围场地设计地震动的影响 578

12-5-1　地铁区间隧道对周围场地加速度反应的影响 578

12-5-2　地铁车站结构对周围场地加速度反应的影响 580

12-6　地铁地下结构大型振动台模型试验设计 580

12-6-1　模型相似关系设计 581

12-6-2　模型箱、模型土和模型结构的设计及其制备 582

12-6-3　输入地震动和试验加载方法 586

12-6-4　试验装置及其传感器的布置 587

12-7　地铁地下结构大型振动台模型试验 591

12-7-1　地铁区间隧道大型振动台模型试验 591

12-7-2　地铁车站结构大型振动台模型试验 599

参考文献 603

第13章　土坝抗震分析 606

13-1　均质土坝地震反应分析的剪切梁法 607

13-1-1　均质土坝的动力微分方程及其求解 607

13-1-2　土坝地震反应最大值的简化计算 609

13-2　非均质土坝地震反应分析的剪切梁法 613

13-2-1　非均质土坝的动力微分方程及其求解 613

13-2-2　非均质土坝的地震反应分析 616

13-2-3　非均质土坝随机地震反应分析的确定性方法 619

13-3　土坝地震稳定性评价的简化分析法 621

13-3-1　土坝地震稳定性评价的拟静力法 621

13-3-2　土坝地震稳定性评价的Makdisi-Seed法 624

13-4　土坝地震稳定性评价的动力分析法 625

13-4-1　土坝地震稳定性评价的一维简化动力分析法 626

13-4-2　土坝地震稳定性评价的二维动力分析法 630

参考文献 633