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摘要
采用有限元离散模型、黏弹性人工边界和中心差分积分格式相结合的方法，开展三维凹陷地形场地地震反应计算，分析了P波和SV波入射下均匀弹性半空间三维棱锥形凹陷、半球凹陷和棱柱形凹陷地形场地对场地地震动的影响特征与差异。研究表明：（1）不同形状的凹陷地形对场地地震动的影响差异显著，即棱柱凹陷地形>半球凹陷地形>棱锥凹陷地形，但不同形状凹陷地形影响之间的差异更多地表现在中频范围内；（2）凹陷地形对地震波具有复杂的散射作用，无论是垂直入射的P波还是垂直入射的SV波（仅竖向或水平向地震动输入），在凹陷区及附近均能产生两个方向很显著的地震动，且在SV波垂直入射下的凹陷散射更为强烈，其产生的竖向地震动幅值甚至超过水平向的；（3）凹陷地形可能会产生地震动的地形边缘效应，棱柱形凹陷边缘处地震动被显著地放大，而半球凹陷地形、棱锥形凹陷地形中这一效应相对较弱。研究揭示了凹陷边缘陡峭程度对场地地震动有显著的影响，而且凹陷地形边缘效应可能存在并与凹陷边缘陡峭程度密切相关。这一研究结果对实际工程问题分析给出了重要提示：建立凹陷地形的简化分析模型时需要特别关注凹陷边缘部位的合理处理。研究结果可应用于山区工程建设，特别是桥梁和水坝建设，为其抗震设防考虑不同凹陷形状地形对场地地震动影响的特征及差异，特别是可能出现的地形边缘效应提供参考。
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单位土木工程学院; 北京工业大学; 防灾科技学院
