基于FEM-IBIEM的河谷坝址地震动输入方法及地震动场模拟研究

来源：振动与冲击杂志2025年第6期北京时间：

作者：王飞,，刘云贺liuyhe@xaut，李虎,，薛炳,，牟猷,，宋志强

单位：1.湖北省智慧水电技术创新中心，武汉430000；2.西华大学流体及动力机械教育部重点实验室，成都610039；3.西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，西安710048；4.中国长江电力股份有限公司，湖北宜昌443000

摘要：地震动输入是大坝抗震安全分析的基础，然而目前地震动输入尚未合理考虑河谷散射效应对大坝动力响应的影响。本文将河谷场地总运动场分解为平坦半空间自由场和河谷散射场分别求解，采用间接边界积分方程法求解河谷场地散射场，将其与平坦半空间自由场叠加获得河谷场地总运动场（地震动场），通过封闭解验证了间接边界积分方程法的精度。进而，采用有限元法模拟河谷场地内部，同时将河谷地基截断边界处总运动场转换为等效地震输入荷载，建立了总运动场结合黏弹性人工边界的波动输入方法。应用基于有限元法-间接边界积分方程法建立的地震波动输入方法，数值求解了梯形河谷场地地震动场，分析了自由场波动输入和总运动场波动输入下河谷动力响应的差异。结果表明：自由场波动输入下河谷关键位置位移峰值、波形与精确解存在较大偏差，水平和竖向位移最大误差分别达15.6%、29.3%；总运动场波动输入下位移峰值、波形与精确解拟合良好。本文建立的波动输入方法计算精度高，合理考虑了河谷散射效应，为更准确地预测河谷上大坝动力响应提供了基础。<br>

关键词：河谷；散射效应；间接边界积分方程法；地震动输入；总运动场