浅埋单层三跨地下结构在竖向地震作用下的动力响应

采用结构动力学方法,通过求解地下结构顶板的动力响应得到了单层三跨地下结构中柱在竖向地震分量作用下的动力响应.地下结构首先被看作是刚体,利用与地基的相互作用得到地下结构在竖向地震分量作用下的动力响应.其次,由于地下结构的对称性,取一半进行简化分析,侧墙对于顶板的约束用抗弯弹簧代替.再次,根据边界条件将之前的刚体动力响应作为输入,可以求得顶板的剪力.最后,通过之前求得的顶板剪力进而求得中柱的受力情况.结果表明,竖向地震分量对中柱的作用是显著的,甚至会对地下结构中柱产生严重的破坏.     

饱和砂土场地在小震下的响应

水平场地地震响应分析是岩土地震工程实践中最重要的问题之一.深圳近年多次经历外围地震引起的小振动,因而研究场地在小震作用下的响应有特殊意义.利用香港科技大学离心机及双向振动台,进行饱和砂土场地的动力模型试验.观测模型在原型峰值加速度为0.07g的小震作用下,加速度、侧向位移、竖向沉降及超静孔压等方面的响应.发现在地震过程中,土体变形较小,超静孔压比也小于0.5,但超静孔压的变化使场地固有频率靠近输入地震波的频率,加速度的放大系数最大可达到3.67.分析结果表明,小震作用下场地虽不大可能发生液化,但在特定情况下,仍可能对上部结构造成破坏.     

地震作用下可液化饱和自由场地动力响应

针对既定埋深条件下的可液化自由场地在地震作用下动力响应问题,基于OpenSEES计算程序和有效应力动力分析方法,通过建立自由可液化饱和场地数值计算模型进行了耦合动力响应分析.计算结果表明:可液化场地β谱曲线卓越平台随埋深的增加而逐渐变窄,场地土层存在典型的高频滤波、低频放大效应;随着土层埋深和土层密实度增加,砂土层内的液化趋势明显减弱;饱和砂土和黏土层在地震作用下会分别发生剪缩效应和循环软化效应,进而使得土体产生不可恢复的残余变形及地表震陷.     

可液化场地桩－土－桥梁结构地震相互作用大型振动台试验研究

采用大型振动台试验,研究可液化场地桩－土－桥梁结构地震相互作用。试验很好再现了自然地震触发场地液化与结构破坏的主要宏观现象。小震输入下,地基动力反应较小,孔压在输入波峰值到达几秒内达到峰值,并很快进入消散阶段,近桩区与远桩区峰值孔压差别很小,砂土层上部轻微液化;桩－柱墩表现为弹性动力变形,地基对桩地震反应的约束效应较大,桩在砂土层中动应变大于黏土层中动应变;由于上覆粘土层对桩的嵌固与墩顶配重惯性力的共同作用,致使桩在上覆粘土层中动应变远大于柱墩动应变。大震输入下,砂土层很快全部液化而发生强烈剪切流动,孔压在输入波峰值到达瞬间增大,而后缓慢上升至峰值,消散也很慢,近桩区峰值孔压远大于远桩区峰值孔压;桩－柱墩动力反应十分强烈,由于墩顶配重较大惯性力作用,加之砂土层全部强烈液化,致使桩上部嵌固点发生大幅度上移,并在砂土层与上覆粘土层过渡带出现大范围破裂且于粘土层中折断,下伏粘土层对桩的嵌固作用失效。试验成果,有利于合理认识可液化场地桩－土－桥梁结构地震相互作用,并为可液化场地桩基桥梁地震安全性评价与抗震设计积累宝贵的基础资料。     

可液化土层对地下结构地震影响的振动台试验

针对目前地铁区间隧道建设中常见的单层双跨断面形式结构,开展结构整体位于可液化土层、结构底部存在可液化土层、结构位于非液化土层3组振动台试验,分析地基土加速度、孔隙水压力和结构位移之间的关系. 结果表明,地基土加速度放大系数沿埋深受地震动、地震动峰值、场地的影响展现出不同的变化规律;紧邻结构两侧位置处土体不易液化;结构底部0~45度范围内土体容易液化;液化程度最严重区域分布在结构水平两侧一定距离处和结构底部两侧位置;超孔压比数值分布大小同地震波自身Arias强度有很好的对应关系.     

四边固支下地下结构底板竖向地震作用下动力响应

研究四边固定支撑情况下的地下结构底板在竖向地震作用下的动力近似解析解,首先得到结构底板的运动微分方程,通过采用结构动力学与弹性力学理论基础,并且依照四边固定支撑情况计算底板特征频率和振型.在输入地震竖向分量的振动形式后运用分离变量法解出受迫振动方程的特解,计算得到底板的相对位移和绝对位移,通过位移继续求解底板的受力情况.根据底板受力情况,对地下结构进行抗震性能分析.     

行波效应和地下结构对地表结构抗震设计的影响

本文以上海典型的双层地铁站上方的框架结构为例,讨论了行波效应和地下结构对地表建筑物抗震设计的影响.首先计算得到重力荷载作用下梁柱的内力值,然后考虑水平地震和竖向地震共同作用的情况,将不同地震波分量作用下梁柱的地震反应和静力反应进行组合,得到框架梁柱的抗震设计值.通过比较不同地震波输入模式下梁柱抗震设计值的差异,分析了行波效应对结构抗震设计的影响;通过比较无地下结构和有地下结构时梁柱抗震设计值的差异,分析了地下结构对结构抗震设计的影响.研究结果表明:行波效应和地下结构对该框架结构柱的影响可以不用考虑,但是对部分框架梁的抗震设计值有所增加,特别是对部分梁中轴力的增大效应较大,所以在地表建筑物的抗震设计中考虑行波效应和地下结构的影响是有必要的.     

地震作用下肋环斜杆型单层球面网壳结构的动力稳定性

基于全过程非线性动力反应时程分析方法,采用实用的动力稳定性判定准则,以肋环斜杆型单层球面网壳结构为研究对象,系统地分析其在地震作用下的动力稳定性能.分别考虑了地震输入维数(水平、竖向、三向)、材料非线性、结构阻尼、初始几何缺陷、杆件截面面积、矢跨比、屋面荷载、支座条件和不同地震波(EL-Centro波、Taft波、天津波)等参数的影响,分析表明,考虑多维地震输入对单层球面网壳动力稳定性分析非常必要,不同地震波对单层球面网壳结构的动力稳定性影响程度不同,将其计算结果与K型网壳结论对比,得出了一些有意义的结论,可为网壳工程设计提供参考.     

水下盾构隧道联络通道地震响应分析

基于有效应力动力分析法,建立广深港客运专线狮子洋水下盾构隧道主隧道、联络横通道及地层相互作用的三维模型,采用Byrne模型描述地层的动力特性,对模型分别输入横向和纵向地震波,研究主隧道结构及主隧道与联络横通道交叉部位的动力响应特征,重点分析了两种地震波对地层孔隙水压力以及隧道交叉结构受力变形的不同影响.计算结果表明:在纵横地震波作用下,地层孔隙水压力变化规律基本相同,隧道顶部地面粉细砂层发生液化,但对隧道结构影响较小;地震波入射方向对结构振动响应影响显著,横向激振对交叉结构受力变形的影响大于纵向激振;两种地震作用下结构所受的最大压、拉应力未超过强度容许值,结构抗震满足要求.由于地震作用过程中,隧道顶部土层有效应力降低较大,为防止主体结构上浮,建议对该土层进行加固处理.     

大跨度飞机库考虑多维地震输入的动力分析

为研究大跨度飞机库结构的地震反应与抗震设计要求,对7度抗震设防、Ⅳ类场地条件下的国内某机库,采用不同地震波,进行了多维地震输入下的动力反应时程分析,考虑地震波沿结构水平单向、双向、三向和竖向输入的不同情况,从结构侧移、柱内力、屋盖结构杆件内力等方面进行了分析.结果表明:在多维地震作用下,地震波沿结构坐标轴正向或反向输入导致结构扭转方向不对称;与单向地震作用相比,多维地震作用可使得柱的一些内力和位移值增加显著;水平和竖向地震分别对屋盖网架和大门桁架起控制作用;三向地震作用下屋盖杆件地震内力总体上显著大于水平或竖向地震单独作用下的地震内力,且地震内力系数较大的杆件数量所占比例大.并分析了屋盖各部位地震内力系数大的杆件的分布情况.据此,建议对这种设计条件的大跨飞机库结构进行三向地震输入的抗震验算.     

爆破地震波作用下框架结构的非线性动力分析

对岩石爆破地震波作用下框架结构进行了动力分析，建立了爆破地震波作用下框架结构的非线性时程分析方法，利用福建周宁水电站地下厂房开挖爆破的地震波，对其周边的一栋七层钢筋混凝土框架结构进行了实例分析，通过与构造地震波作用下结构的动力反应的对比，对其安全性进行了评估，得到该框架结构在本次爆破地震波作用下安全度满足要求的结论。     

地铁车站-隧道连接段结构地震响应分析

为了研究地铁车站-隧道连接段结构的地震响应规律,为其抗震设计提供依据,根据天津地铁一号线的实际工程背景,对地铁车站-隧道连接段结构建立有限元模型,并进行弹塑性动力时程分析.着重从地下结构柱和侧墙的内力响应、位移响应,结构整体变形以及车站与隧道连接墙应力响应等方面考察地铁结构在多遇、偶遇和罕遇地震激励下的抗震性能.结果表明:在地震作用下,地铁车站的中柱顶、底端出现动拉压应力,侧墙与各层楼板连接处应力较为集中;车站-隧道连接墙体上的隧洞口周围出现很明显的应力集中现象;车站侧墙变形从底板沿高度增加,中柱由于受力复杂呈现"S"型破坏模式.在实际工程中应针对这些薄弱环节采取相应的加固措施,研究成果可为地下工程的抗震设计提供理论依据与参考.     

层状与各向异性介质波动问题的时域边界元法及工程应用

时域边界元方法是研究层状与各向异性介质波动问题的有效工具,本文对其研究背景和进展情况进行了扼要评述。在此基础上,将其运用于对某电站地下厂房在地震波作用下的波动响应分析,通过求解地下厂房的位移响应和应力响应并比较地基介质的各向异性程度,入射波的角度及频率对波动响应的影响,获得了对工程具有重要参考价值的规律。     

竖向地震动对软土地铁隧道地震响应影响分析

为了研究地震动的竖向分量对地下结构的动力响应影响,针对某一软弱土层地铁区间隧道工程,进行非线性地震反应分析.计算模型中引入了土体的非线性本构模型,模拟土在循环荷载作用下的动力特性,隧道衬砌采用混凝土动力损伤塑性模型,模型边界设置为粘弹性人工边界,分别在模型底部施加水平向和双向地震动,进行地震反应分析,得到了地铁隧道的一些地震反应规律.结果表明;地震波的竖向分量对隧道顶底部的水平相对位移、隧道结构的动应力和隧道底部的竖向加速度均有较大的影响.因此,在工程设计中竖向地震动的影响不容忽视.     

地震作用下金沙江某跨江桥梁岩质岸坡动力响应分析

由于地震波的随机性及地质构造的复杂性,导致岩质边坡的地震响应特征变得十分复杂。以金沙江地区某跨江桥梁岩质岸坡为例,采用有限元方法研究了地震波在岩质边坡内的传播特征,分析了不同类型结构面对边坡动力响应特征的影响;采用振动台模型试验验证了数值计算结果,探究了边坡的动力变形演化规律及其破坏机制。研究结果表明：软弱结构面对岩质边坡的波传播特征影响较大,在波传播过程中结构面使坡内出现局部的放大效应,相同条件下边坡的动力放大效应为：块状边坡>顺层边坡>反倾边坡。边坡高程、坡表微地貌及结构面对边坡的动力放大效应具有较大的影响,边坡动力放大系数随高程增加而增加,坡表微地貌变化使平台区域出现局部放大现象,块状边坡中放大效应主要集中于最上层顺向结构面以上的表层坡体。地震作用下块状边坡的动力放大效应随激震强度的增加而增加,边坡动力变形演化过程主要包括弹性变形、塑性变形和滑动破坏3个阶段。软弱结构面对块状边坡的地震破坏模式具有控制性作用,最上层顺向结构面为潜在滑面,其地震破坏模式为拉裂-滑移-倾覆式破坏。     

桩墩配筋率比对桥梁结构塑性区长度的影响

采用弹塑性纤维单元模型对某连续梁桥桥墩及桩基进行了考虑桩一土动力相互作用的非线性地震反应分析,分析了不同类型地震波作用下桥墩及桩基的动力响应,重点研究了不同桩墩配筋率比对结构塑性区开展程度及动力响应的影响。结果表明：随着桩墩配筋率比的改变,桥墩和桩基的反应塑性率呈现出不同的变化趋势,桩墩配筋率比的大小对桥梁结构的塑性区开展有显著影响;桥墩的配筋率大小不仅对桥墩塑性区开展有显著影响,而且对桩基的影响较大;不同类型的地震波对群桩基础桥墩结构的动力响应影响不同,长周期地震波对结构的影响最大,内陆直下型地震波次之,板块边界型地震波最小。     

斜入射地震波作用下地下管线的地震反应分析

基于ABAQUS软件平台进行了地下管线-土体动力相互作用的有限元建模与分析。模型中采用粘弹性人工边界来模拟无限域介质对计算区域的影响,利用等效荷载波动输入方法来实现斜入射地震波作用下人工边界上的波动输入,采用主从接触面单元来模拟管线-土体之间的动力相互作用。在此基础上对地下管线进行了计算分析,并研究了斜入射角度、地震波峰值、管径、埋深和接触面摩擦系数等多方面因素对地下管线地震反应的影响。     

柱-环梁法对料仓框架结构地震响应研究

为研究料仓-框架及其等效模型在地震作用下的动力响应,拟结合某石化公司脱气及储存料仓-框架结构项目,将料仓按刚度等效原则,简化为柱-环梁结构.通过改变柱环梁截面尺寸及环梁道数,建立料仓-框架结构与柱环梁-框架结构的有限元模型,进行对比分析,并选取合理的柱环梁-框架模型对原结构进行模拟.在此基础上,进而确定了刚度等效增大系...     

DDA方法在波动问题计算中的初步研究

采用DDA方法验证了一维应力波在不同边界的响应情况;在此基础上,实现了位移和应力两种地震波输入方式,并对两种方法进行了比较。基于DDA的一维计算模型,研究了在计算波动问题时块体单元尺寸和节理刚度的取值问题。研究结果表明：DDA模型网格在波传播方向的尺寸取最短波长的1/15～1/20;随着法向刚度的降低,节理对弹性纵波的衰减作用增大;当节理标准强度大于0.5时,DDA计算的节理面透射系数与理论透射系数的误差在5%以内。此外,基于DDA方法中波动问题的初步研究成果,对某地下厂房在正弦波作用下的动力响应情况进行了简单地分析,分析成果与有限元计算结果基本一致,这为DDA方法用于工程实例的动力响应分析奠定了基础。     

附加衰减模式及其对场地地震响应影响

收集了各类土体受大振幅振动影响的Gmax试验数据,分析得到强结构性和弱结构性土的不同Gmax附加衰减模式.通过编制可以考虑Gmax附加衰减影响的一维场地地震响应有效应力分析程序,对典型场地地震响应进行分析对比,发现Gmax附加衰减对场地加速度和切应力响应均有较大的影响,且加速场地液化、扩大场地最终液化范围.考察了场地条件和输入波卓越周期的影响,发现Gmax附加衰减对场地地震响应的影响程度随地下水位的下降而增强,随场地土层厚度的增加无明显变化;强结构性土场地受到的影响比弱结构性土场地更大;不同卓越周期输入下均表现出由于Gmax附加衰减加快场地液化的现象.