本文研究的碎石垫层是本课题组研究的一种新型的隔震模式,它是在基础和地基之间铺设一层一定厚度的均匀的散体材料(主要是符合粒径级配要求的碎石或卵石),与原有地基共同组成一种新型复合地基。地震时,上部结构可以看作一个整体,在地震能量向上部建筑物输入的过程中,碎石颗粒之间重新分配,消散地震能量,减小地震能量向上部建筑物的输入,保证上部建筑物在地震中的安全性。因为是将衰减的地震波输入上部结构,则其等效的地震惯性力和震动方程均可以得到一定的控制。而相对抗剪刚度很小的碎石垫层作为中介耗能层,这样传输到上部结构的地震能量可以得到一定的控制(通过调节碎石垫层的厚度和力学参数)。同时由于碎石的可调性和地基土的协同工作性,整个结构的自振周期适当增长,振幅减少,从而达到减震和隔震的目的。首先,本文介绍了结构减震控制技术的发展,橡胶垫隔震结构的优缺点,碎石垫层地基的减震隔震优点,确定本文碎石垫层减震隔震的研究课题。然后,引用铁路建设道砟的动力性能参数,选取合适的物理力学参数并将其运用于碎石垫层的减震隔震研究;简要介绍了所用有限元软件ANSYS/LS-DYNA显式积分格式。再者,在水平地震时,对碎石垫层各结构的简化计算进行了深入的研究;引入道砟的动力性能参数,建立碎石垫层的运动微分方程,并对其进行详细求解。最后,运用前述研究理论,用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA针对具体的工程案例进行详细的抗震性能分析。由于碎石资源丰富,取材容易,造价低廉,施工工艺单纯,质量较易控制,并具有良好的抗震性能,其作为一种隔震方法在地震易发地区有着一定的使用前景。