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第一章地震1

1.1地球的结构1

1.2地震的类型和成因1

目录1

1.3震源、震中3

1.4地震带的分布和较大地震目录4

1.5地震波动6

1.5.1.1纵波7

3.6.3有阻尼的多自由度体系的动力反应计算 （87

1.5.1 体波7

1.5.1.2横波10

1.5.2.1 瑞利波11

1.5.2 面波11

1.5.2.2勒夫波13

1.5.3地震波14

1.6地震观测14

1.7地震的破坏现象19

1.7.1地表和地基的破坏现象19

1.7.1.1地裂、塌陷19

1.7.1.2山崩、滑坡20

1.7.2建筑物的破坏现象21

1.7.2.1工业民用建筑物的破坏21

1.7.2.2水工建筑物的破坏21

1.7.1.3液化、喷砂、冒水21

1.7.3海啸22

第二章地震的震级、烈度、地震加速度时程曲线23

2.1地震的震级23

2.1.1 根椐地震仪记录确定震级23

2.1.2根椐断层参数确定震级24

2.1.3地震震级与释放能量的关系24

2.2地震动的最大振幅、周期、振速25

2.3地震的烈度26

2.3.1地震烈度表26

2.3.2 基本烈度及其区划29

2.3.3设计烈度31

2.4地震加速度时程曲线32

2.4.1推算设计加速度时程曲线的步骤32

2.3.4抗震设计标准32

2.4.2坝址（厂址）的基岩运动最大加速度、卓越周期和地震历时33

2.4.3坝址（厂址）设计地震加速度时程曲线36

2.5地震时程曲线的人工模拟38

2.5.1时域平稳模型38

2.5.3 用高斯波叠加法形成的非平稳模型39

2.5.2振幅强度非平稳模型39

第三章建筑物地震反应计算原理42

3.1.1 无阻尼的自振频率42

3.1单自由度体系的自振反应42

3.1.2有阻尼和无阻尼的自振反应43

3.1.3 阻尼力、阻尼力系数、阻尼比46

3.2单自由度体系对地震荷载的反应48

3.2.1基本公式48

3.2.2无阻尼体系的反应49

3.2.3有阻尼体系的反应51

3.2.4反应谱54

3.3单自由度体系的逐步数值积分法59

3.3.1等加速度法59

3.3.2线性加速度法62

3.3.3 Wilson-θ值法63

3.3.4 Newmark-常值加速度法64

3.3.5有限差分法65

3.4非线性的单自由度体系的逐步数值积分法67

3.4.1 用递推法求非线性单自由度体系的反应69

3.42 用增量方程式和线性加速度法推导非线性单自由度体系的反应公式70

3.4.3用增量方程式和Wilson-θ法推导非线性单自由度体系的反应公式71

3.4.4计算步骤72

3.5多自由度体系的自振反应75

3.5.1 多自由度体系的运动方程75

3.5.2 多自由度体系的自振反应76

3.5.2.1无阻尼自振频率76

3.5.2.2振型分析79

3.5.2.3振型的正交性81

3.5.2.4阻尼矩阵的建立83

3.6多自由度体系的地震反应计算85

3.6.1 正则坐标85

3.6.2 无阻尼的多自由度体系的动力反应计算86

3.6.4 多自由度体系的地震反应计算89

3.6.5振型叠加（组合）方式91

第四章土的动力性质96

4.1动应力-动应变模型96

4.1.1等效线性模型96

4.1.2 线性粘弹性模型（凯尔文Kelvin模型）97

4.1.3双线性模型99

4.1.4 让勃格-奥斯高德（Ramberg-Osgood）模型及达维登可夫（Davidenkov）模型99

4.1.5哈定-德？维契（Hardin-Drnevich）模型102

4.1.6 确定Gmax、？max、λmax的经验公式105

4.1.7 剪切模量G和阻尼比λ的简化公式105

4.1.7.1砂土和砂卵石105

4.1.7.2 饱和粘土107

4.2动剪切弹性模量和阻尼比的测试方法108

4.2.1 原位测试108

4.2.2室内测试110

4.2.3用振动三轴试验求动剪切模量与动剪应变的方法112

4.3饱和砂土和软土的液化115

4.3.1影响饱和砂土或饱和软土液化的因素115

4.3.2振动液化试验118

4.3.2.1等效振动次数neg118

4.3.2.2循坏剪切（振动液化）试验的破坏标准120

4.3.2.3振动液化试验方法和成果121

4.4随机荷载振动的动力反应129

第五章土石坝的地震反应计算132

5.1地震反应计算的几种方法132

5.1.1 剪切梁法132

5.1.2挠曲梁法133

5.1.3剪切-挠曲梁法133

5.1.4集中质点法134

5.1.5有限元法134

5.2剪切楔法134

5.2.1 坝的横向地震反应计算135

5.2.1.1 坝体G为常数时，自振频率和振型计算135

5.2.1.2 坝体G=G0（Z/H）21-时，自振频率和振型计算139

5.2.1.3坝体G为常数时，地震反应计算142

5.2.1.4 坝体G=G0（Z/H）21-时，地震反应计算145

5.2.1.5 利用反应谱计算地震最大反应147

5.2.1.6 考虑动应力～动应变的非线性关系进行地震反应计算150

5.2.1.7 非岩石坝基上的土石坝和坝基的地震反应计算151

5.2.2坝的纵向地震反应计算152

5.3集中质点法159

5.4有限元法162

5.4.1 二维问题的动力平衡方程式162

5.4.2二维问题的质量矩阵、阻尼矩阵、劲度矩阵162

5.4.2.1 质量矩阵162

5.4.2.2阻尼矩阵163

5.4.2.3劲度矩阵164

5.4.3.1堆石的静力非线性数学模型166

5.4.3三维问题有限元动力分析166

5.4.3.2 接触面的静力非线性数学模型168

5.4.3.3伸缩缝连接单元的数学模型169

5.4.3.4堆石体单元的数学力学分析170

5.4.3.5接触面单元的位移模式和劲度矩阵174

5.4.3.6 缝间连接单元的位移模式和劲度矩阵176

5.4.3.7局部坐标与整体坐标的转换177

5.4.3.8材料的动力性质178

5.4.3.9 坝-水的相互作用179

5.4.3.10考虑坝-水相互作用的地震动力平衡方程式183

5.5多自由度体系的逐步数值积分法184

5.5.1线性加速度法184

5.5.2 Wilson-θ法185

5.5.3 Newmark常值加速度法186

5.6三维有限元动力分析的步骤187

第六章土石坝的抗震安全验算190

6.1已成坝的抗震性能分析190

6.2拟静力法190

6.2.1 堆石坝和密实粘性土均质坝等的拟静力法191

6.2.2地震惯性力192

6.2.3 饱和砂土、饱和砂卵石坝壳土石坝的拟静力法194

6.3动力法195

6.3.1 饱和砂土、饱和砂卵石坝壳土石坝的动力法195

6.3.1.1液化验算195

6.3.1.2坝坡抗震稳定验算197

6.3.2碾压密实的粘性土坝、砂卵石坝、堆石坝的地震变形198

6.3.3粘性土均质坝、粘性土心墙斜墙坝的振动裂缝验算201

6.4.1 总应力法203

6.4水平地基的地震液化验算203

6.4.2 简化总应力法204

6.4.3 有效应力法205

6.5粗判水平地基土类液化的方法206

第七章土石坝抗震工程措施208

7.1土石坝及附属建筑物的震害208

7.1.1 通海地震208

7.1.1.1坝体震害类型208

7.1.1.2 几座土坝震害实况210

7.1.1.3坝的附属建筑物震害212

7.1.2 海城地震213

7.1.2.1坝体震害类型213

7.1.2.2 几座土坝震害实况214

7.1.2.3坝的附属建筑物震害218

7.1.3.1土石坝震害程度统计220

7.1.3 唐山地震220

7.1.3.2坝体震害类型221

7.1.3.3 两座土坝震害实况222

7.1.3.4坝的附属建筑物震害224

7.1.4渤海地震225

7.1.5 日本土石坝震害227

7.1.6美国土石坝震害229

7.1.7 土石坝震害事例带来的启示232

7.2坝顶超高—震陷和涌浪234

7.2.1震陷234

7.2.2地震涌浪237

7.3提高填土压实标准237

7.3.1提高填土压实标准的意义和要求237

7.3.1.2砾质粘性土的压实标准238

7.3.1.1粘性土的压实标准238

7.3.1.3砂土的压实标准240

7.3.1.4砂卵石的压实标准240

7.3.1.5碾压式堆石的压实标准241

7.3.2压实机具241

7.3.3压实参数244

7.3.4坝体分区和压实参数实例248

7.4联接建筑物、岸边接头和裂缝的渗漏控制250

7.4.1联接建筑物250

7.4.1.1插入式联接250

7.4.1.2翼墙式联接253

7.4.2岸坡接触面整形和接触粘土254

7.4.3可能震裂的防渗体，渗透破坏控制255

7.4.3.1设置可靠的反滤层256

7.4.3.2铺设土工织物258

7.4.3.3铺设土工薄膜259

7.5坝坡和坝坡加筋263

7.5.1地震区己建成的土石坝坝坡263

7.5.2不同坝坡的地震反应分析成果比较263

7.5.3坝坡加筋265

7.5.4压重平台268

7.6深层砂性土和软土的加密269

7.6.1 振冲法270

7.6.1.1振冲法的适用范困和有效半径270

7.6.1.2振冲器271

7.6.1.3工程实例271

7.6.2 振冲-置换桩法273

7.6.2.2振冲-置换桩法加密砂层和加固粘土层的原理274

7.6.2.1施工步骤274

7.6.2.3工程实例275

7.6.3 强夯法276

7.6.3.1强夯法原理276

7.6.3.2强夯周围建筑物的安全距离277

7.6.3.3强夯设备和夯点间距279

7.6.3.4 工程实例280

参考文献280

附录贝富尔函数表283

Ⅰ．贝塞尔函数？0（x）283

Ⅱ．贝塞尔函数？1（x）285

Ⅲ．贝塞尔函数？1（x）287

Ⅳ．贝塞尔函数？n（x）289

Ⅴ．贝塞尔函数？±（？）（x）290