周期结构具有带隙特性,位于带隙频率范围内的振动或波动无法在结构中传播。利用带隙特性进行隔震结构设计和分析具有重要的理论和工程实际价值。本文针对覆层土体远场地震表面波中广义Rayleigh波和Love波的隔震,提出了周期部分埋入工字型截面板式表面波屏障。利用有限元方法(COMSOL MULTIPHYSICS 5.2a)数值模拟了覆层半空间中波屏障的频散关系和频率响应,讨论了不同场地类型情况下,覆层厚度及埋入深度的影响。对比了覆层半空间和均质半空间中屏障隔震的区别。详细讨论了在覆层厚度较小的Ⅰ类场地情况下,屏障埋入深度、几何参数以及土体参数对带隙中心频率和带隙宽度的影响。研究了同时存在Rayleigh波和Love时波屏障的隔震作用,数值模拟了波屏障对Oroville地震波的屏蔽作用,得到的结果如下:1.在Ⅰ类和Ⅱ类场地,多数情况下覆层半空间中屏障的隔震频率范围比均质半空间的隔震频率范围小,所以若将覆层半空间简化为均质半空间进行屏障设计无法达到预期的隔震效果。在Ⅲ、Ⅳ类场地则影响不大,当埋入深度以下的覆层厚度达到10倍的波长时,可将覆层半空间简化为均质半空间。2.本文所设计的波屏障对40Hz以下的Rayleigh波和Love波均具有较好的屏蔽作用,在特定频率范围内可以同时屏蔽面内Rayleigh波和面外Love波。3.不同场地类型和屏障埋入深度对带隙有较大影响。Ⅰ类场地情况下,对于Rayleigh波,屏障埋入深度越大,隔震频率越高。覆层厚度较大(小)时,埋入深度越大(小),40Hz以下总隔震频率范围越大。但埋入深度过大或过小会减小低频区(20Hz以下)隔震频率范围。Love波则恰好相反,当覆层厚度较大(小)时,增大(减小)埋入深度有利于获得较大的低频区(20Hz以下)隔震频率范围。对于Ⅱ类场地,板高大于覆层厚度且屏障全埋入时可获得较大的隔震频率范围;对于Ⅲ、Ⅳ类场地,埋入深度对带隙起决定作用,若要获得10Hz以下的低频带隙,屏障埋入深度约为板高的1/3。对于Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类场地,Love波与Rayleigh波结论相似。4.工字型板下部板厚以及上下部分高度是影响带隙的关键几何参数,通过减小工字型板下部厚度或高度可以降低隔震频率,通过增大工字型板下部厚度或减小上部高度可以拓宽隔震频率范围。5.本文设计的表面波屏障对覆层土体中Oroville地震波具有很好的屏蔽作用。