“5·12” 汶川地震对线路工程抗震技术提出的新课题

“5·12”汶川地震对地震学、地震工程学都提出了新的挑战，对线路工程而言，核心科学问题是发生在山区的地震波传播的三维特性与地形巨大高差所导致的斜坡重力效应的耦合，对线路工程的破坏作用和工程在地震作用下的破坏机理。首先通过对汶川地震灾害现象的分析，归纳出线路工程抗震技术面临的3个新的课题:即基于艰险山区地震波传播特性的公路铁路选线设计技术,地震诱发线路工程山地灾害机理及防治技术,以系统工程理论为指导的生命线工程抗震对策；同时对这3个课题的研究现状和研究思路提出了建议；然后从填补现行规范空白以及对现有规范技术框架进行延展和更新两个层面,论述了汶川地震对线路工程抗震设计规范发展的推动作用。  

一类超混沌系统电路实现及其动力学分析

针对如何生成超混沌信号问题,通过在一个3维混沌Lü系统的电路中简单地加载一个积分电路,实现了一类超混沌系统电路.电路仿真获得了这类系统的超混沌吸引子及混沌、周期和准周期吸引子.并对实验电路所对应的四维连续自治耗散系统方程进行了分析和数值仿真,论证了这些系统电路的超混沌现象及其动力学特性.提出的超混沌系统电路实现简单,具有工程应用价值.  

基于分数阶微积分的非线性黏弹塑性蠕变模型

根据Riemann-Liouville分数阶微积分理论,借鉴经典元件组合的建模思路,提出了统一采用基于分数阶微积分形式表达的四元件非线性黏弹塑性流变模型,给出了该模型的本构方程及蠕变方程,其中可分别通过调整分数阶次β1和β2来有效控制蠕变第Ⅰ、Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段的蠕变变形速率.比较了该模型对于已有数据的预测能力,结果表明该模型与已有的理论模型具有相同的预测精度,能有效反映岩石3个阶段的蠕变特性,当应力较低时反映出瞬变蠕变和稳定蠕变,应力超过岩石长期强度时反映出加速蠕变.同时,该模型中软体元件的运用起到了减少元件个数及参数的效果.  

砂堆雪崩幂律分布现象的解释

自组织临界性的提出者Per Bak认为，处于临界状态砂堆雪崩呈现幂律分布，可作为广延耗散动力系统自组织临界性存在的证据。采用真实砂堆试验和元胞自动机砂堆模拟两种方法进行研究，提出处于亚临界状态的砂堆，在向临界状态演化的过程中，砂堆在亚临界状态发生众多小规模的雪崩，越接近临界状态，系统的波动越强，大规模的雪崩也时而发生，因此在从亚临界状态向临界状态演化的过程之中，大规模雪崩的发生次数少，小规模雪崩发生的次数多，雪崩发生的规模也呈现幂律分布，并认为这种情况更具普适性。  

隧道洞口软硬围岩交接段地震响应大型振动台模型试验研究

为提高强震区交通隧道洞口段的地震安全性和结构抗震性能，以汶川地震白云顶隧道进口段为研究背景，开展了隧道洞口软硬围岩交接段地震响应的大型振动台模型试验研究。介绍了试验方案设计，主要包括试验设备、相似设计、动力荷载、动力特性及加载制度。对试验数据进行了分析，主要研究了隧道洞口软硬围岩交接段由硬岩向软岩方向发展过程中隧道结构地震动峰值加速度（PGA）、纵向应变、接触应力及结构内力的空间变化规律。研究结果表明：隧道洞口软硬围岩交接段由硬岩向软岩方向发展，隧道结构PGA放大系数由1.04增大至1.68，纵向应变增加倍数由1.09增大至4.29，接触应力增加倍数由6.34增大至32.16，安全系数最小值减小百分比由26.18%增大至53.48%；随着受软岩影响的增大，作用于隧道结构的地震惯性力和强制位移不断增加，致使结构安全性不断降低。研究成果可为高烈度地震区交通隧道抗震设防设计提供参考。  

微型桩群加固边坡受力特性离心模型试验研究

采用黏土为边坡介质，土压力盒、位移计、应变片等为测试手段，进行了裸坡与微型桩群加固边坡的离心模型试验，研究微型桩群加固边坡的受力机理。试验结果表明，加桩边坡模型的坡面水平位移远比裸坡模型小，且桩间距越小，坡面水平位移越小。加桩模型中第一排桩桩侧土压力随时间逐渐减小，土压力总体上沿深度方向逐渐增大，第二排桩桩侧土压力时程曲线与第一排桩土压力的时程曲线有一定的相似性；试验开始阶段，坡体产生的土压力第二排桩承担比例较第一排桩大，随着试验的进行，第一排桩承担比例会逐渐增大，试验结束时，桩间距为2.0cm模型中第一排桩与第二排桩的土压力分担比为：1：0.8，桩间距为3.0cm模型中第一排桩与第二排桩的土压力分担比为：1：0.6，且桩间距越大，第一排桩所承担的土压力越大。桩体上各测点弯矩随时间呈复杂的非线性关系，弯矩数值由正值单调减小为负值，弯矩变化的梯度随时间减小；第一排桩桩身正弯矩最大值出现在9.5cm附近，负弯矩最大值出现在底部的12.5cm位置；第二排桩桩身正弯矩最大值出现在7.5cm附近，负弯矩最大值出现在5.0cm附近；第一、第二两排桩在5.0～10.0cm深度区间内由于边坡内土体滑动带的影响，造成弯矩变化剧烈。研究结果可为微型桩的设计提供一定的科学依据。  

地震作用特征对结构IDA曲线的影响分析

当前IDA曲线离散分析主要采用数值统计方法.为了从受力机理上对IDA曲线差异做出解释,通过反应谱正则化的调幅方法绘制结构等效弹塑性单质点的IDA曲线;并通过对实际结构的IDA曲线适当插值,以结构基底剪力和薄弱层层间侧移角为基准,比较了结构非线性发展沿高度分布特征差异.由此证明IDA曲线差异是由不同地震动的弹塑性谱特征差异以及沿结构高度作用分布特征差异共同构成.本文的分析在数值统计方法之外,形成了对IDA曲线离散特征分析新的分析思路.  

隧道火灾高温后混凝土的力学性能研究

隧道火灾的高温作用对混凝土的性能有很大影响.基于ISO834标准,对不同高温(100 ℃~700 ℃)后的20个混凝土立方体试件进行了抗压强度试验,拟合了高温作用后混凝土抗压强度与温度及静置时间之间的耦合关系公式,并利用扫描电子显微镜(SEM)对试验后的混凝土试件的内部组织进行了微观分析,获得了混凝土抗压强度随温度升高而逐渐下降的等试验结论.其试验结果可为分析和研究混凝土在不同温度、不同冷却方式、不同静置时间作用下的材性变化情况提供一些依据.  

应用离散单元法研究散体微观结构

针对散体材料复杂的微观作用机制,采用离散单元法,研究了重力场内由两种粒径球体组成的微观混合结构,分析了各种类型配位数的大小及分布。结果表明,单一接触类型的配位数及分量配位数分布与体积组成有关。具体表现为:随着小粒径粒子体积百分比的增加,小粒子间、大粒子与小粒子间的配位数增大,而小粒子与大粒子间、大粒子间的配位数则减小;小、大粒径分量平均配位数均增大,且大粒径分量配位数增长更快。然而,两种粒径散粒体重力堆积下的全平均配位数与空隙率及体积组成无关,基本保持为定值。  

双铰抛物线弹性拱的混沌行为

要设计出具有好的非线性动力学特性的拱结构，需要了解拱在外激励下的长期非线性动力学行为，对两铰抛物线弹性拱在横向周期荷载下的混沌运动行为进行了研究。基于变形体的几何方程及拱的单元平衡方程建立拱的非线性动力学模型，然后利用Galerkin原理得到控制拱横向振动的二阶三次非线性微分动力系统，并由此得无扰动系统的不动点与同宿轨道；使用Melnikov方法得到了拱混沌振动的临界条件；最后通过数值仿真得到该微分动力系统Lyapunov指数谱、Lyapunov维数、平面相轨线、Poincare映射等混沌特性，并以此判定