基于数值模拟的山体地形地震响应分析——以某铁路站房为例

摘要

山体地形会显著改变地震波的传播路径和能量分布特征，通过对波的反射、散射和衍射等作用使局部场地的地震动响应呈现明显的空间差异性，这种地形效应对山区工程结构地震反应具有显著影响，是引起震害加重的重要因素之一。为考虑地形效应对工程抗震设计时地震动参数的影响，以某铁路工程站房场址为例，建立某铁路车站站房所在山地区域的三维有限元模型，对该模型设置黏弹性人工边界；利用该区域观测台站记录到的历史地震数据进行地震动输入，得到山地区域的响应，并对比分析输入地震动和响应结果的变化，分析山体高差对地形放大效应的影响。结果表明：在高程较高处(如货场和站房位置),放大效应显著，而较低处放大效应较弱，呈现沿高差由大到小分布的特征，场地高程最高处对高频(10～20 Hz)地震动成分较敏感；峰值加速度与高差呈显著正相关，说明山体地形的高差是影响场地放大效应的关键因素；地形放大效应与山地区域的高差和地形起伏密切相关，为山区某重大工程的抗震设计提供了重要的理论依据。

关键词

山体地形 / 数值模拟 / 地震动 / 地形放大效应