水电站坝址地震危险性评价

在划分潜在震源区,确定地震活动性参数和地震动衰减关系的基础上,采用概率地震危险性评价的方法计算及分析水电站坝址的地震危险性,可以给出不同年限超越概率的地震烈度、基岩地震水平加速度峰值和工程场地基岩加速度反应谱,为大坝的抗震设计提供了依据.     

武汉长江公路桥场址地震动参数研究

本文通过地震地质综合分析,应用Cornell工程地震危险性分析方法,对桥址地震动危险性进行了计算和评估,并通过场地反应分析,确定了抗震设计反应谱及适合本场址的人工合成地震波。     

应用新版区划图确定水利工程场地地震动参数方法

结合现行水利及相关行业抗震设计规范,讨论了新版区划图的主要改进之处,阐述了地震动参数在水利工程抗震设防中的意义与作用。应用新版区划图确定场地地震动参数方法:(1)从图上查得Ⅱ类场地条件下的基本地震动参数,地震概率水准为50 a超越概率10%;(2)根据场地土层等效剪切波速(或岩石剪切波速)及场地覆盖层厚度值,确定场地类别;(3)根据场地类别提出调整后的场地地震动参数(其中地震动峰值加速度不完全等同于设计地震加速度);(4)根据Ⅱ类场地地震动峰值加速度提出对应的地震烈度(不完全等同于设计烈度);(5)根据工程抗震设计需要提供其他概率水准的场地地震动参数。工程实例表明,新版区划图对水工建筑物提出了更高的抗震要求,可操作性更强,得到的场地地震动参数更为安全、科学与合理。     

设定地震场地相关设计反应谱的研究

我国现行国家标准《水工建筑物抗震设计标准》（GB 51247—2018）规定,场地相关设计反应谱宜釆用与基于《工程场地地震安全性评价》（GB 17741—2005）的设计地震动峰值加速度相应的“设定地震”确定。为便于工程技术人员理解和应用,本文进行了确定设定地震内涵和步骤的高级科普性阐述,将按《〈水电工程水工建筑物抗震设计规范〉（NB 35047—2015）设定地震确定场地相关设计反应谱补充说明》,以“最大发生概率原则”的确定方法加以说明。我国缺乏直接由强震记录统计的加速度反应谱衰减关系,权且采用美国“下一代衰减关系（NGA）”,其中涉及到震中距和断层距的转换,本文对转换过程进行了进一步论述,以期形成共识。此外,考虑到不同“NGA”衰减关系给出的加速度反应谱差异较大,提出确定设定地震反应谱的新思路。建议汇集已有岩基上较近距离的实测强震记录的反应谱资料,对其按震级和距离进行适当分档,然后插值确定设定地震的场地相关设计反应谱,这样既可以免除当前我国缺乏反应谱衰减关系的困难,还能使确定场地相关设计反应谱的过程大为简化和合理。     

基于设定地震反应谱的特高拱坝地震响应分析

用动力法计算地震作用效应时,设计反应谱是地震动的重要参数.新版GB 51247—2018《水工建筑物抗震设计标准》提出对需进行专门地震安全性评价的抗震设防类别为甲类的工程要求采用设定地震场地相关反应谱进行抗震分析,同时原水利部颁布的SL 203—1997《水工建筑物抗震设计规范》还未被废除.为研究设定地震反应谱与两本抗...     

能量等效速度谱衰减分析及在设定地震中的应用

利用我国大陆与北美大陆在地震构造、地震成因、地震活动特点等方面的相似性,依据美国西部基岩强震记录资料,建立了适用于我国大陆的能量等效速度谱衰减关系,分析了震级、震中距对能量等效速度谱的影响规律。分析表明,水平和竖向分量能量等效速度谱随震级的增加和距离的减小而增加;谱的卓越周期随震级的增加而增加。同时,将能量等效速度谱应用于设定地震的确定,提出了按02s周期点能量等效速度谱确定工程场址设定地震的方法,并将该方法应用于新疆克孜尔坝址地震动参数的确定,得到了坝址100年超越概率为2%的设定地震M=6.75、R=9.70km及相应的设计反应谱。由于基于能量等效速度谱的设定地震方法同时考虑了地震动幅值、频谱和持时的影响,根据该方法确定的设计反应谱介于一致概率反应谱和规范反应谱之间,克服了一致概率反应谱在中长周期处明显偏大的缺点,从而验证了本文设定地震方法的合理性。     

南水北调中线穿黄渡槽工程抗震分析

应用振型叠加反应谱法对南水北调中线穿黄薄腹梁渡槽工程进行了抗震分析，对渡槽抗震中比较突出的槽内水体与槽壁的动力相互作用、盆式支座的简化，以及桩、土和桩与结构的动力相互作用等问题进行了符合工程要求的合理简化处理，对场地的地震动参数给出了合理的确定方法．分析结果表明：渡槽工程结构的动位移、动应力和静动综合反应满足设计要求．     

河谷自由场地震动经验传递函数研究

本文主要分析了场址地形变化对地震动强度的影响，建议了由于场址地形变化引起地震动参数改变的传递函数模型，并以小湾坝址河谷为例，利用显式有限元分析方法拟合了传递函数模型中的场地特征参数，对类似场地的地震反应分析具有参考价值。     

西部某水电站工程场地地震危险性概率分析

利用地震危险性概率分析方法对西部高震区某水电站工程所在场地进行地震危险性分析。根据区域地震活动性及地震构造研究成果,确定地震活动性参数,按照构造类比、历史地震重演原则划分了潜在震源区,应用概率方法计算出了场地不同概率水平的基岩水平向峰值加速度。其结果作为工程场地地震危险性分析结论,是抗震设计和决策的重要依据。     

基于设定地震场地相关反应谱的面板堆石坝动力计算

结合NB 35047-2015《水电工程水工建筑物抗震设计规范》,重点研究了基于规范标准设计反应谱、场地反应谱及设定地震的场地相关反应谱确定的动参数下面板堆石坝坝体的动力响应。依托于某面板堆石坝,计算了在上述三种反应谱下坝体的加速度响应、动位移、永久变形、坝坡塑性累计滑移量等指标。计算结果表明:采用设定地震的场地相关反应谱得到的坝体抗震各项指标均高于规范标准设计反应谱和场地反应谱,采用规范标准设计反应谱和场地反应谱确定的动参数进行面板堆石坝的抗震计算结果偏于保守,为面板堆石坝的抗震计算及设计提供参考。     

随机地震动输入模型研究及渡槽抗震分析

在平稳地震动过程的Kanai-Tajimi模型和Clough-Penzien模型的基础上,分别建立了2种全非平稳地震动加速度过程的广义演变谱模型。根据我国现行的《水工建筑物抗震设计规范》(DL 5073—2000),确定了2种广义演变谱模型的参数值。应用非平稳随机过程模拟的谱表示-随机函数方法,分别生成了基于2种广义演变谱的全非平稳地震动代表性时程集合,并进行了二阶数值统计值的对比分析。同时,通过代表性时程集合的平均反应谱与规范反应谱的拟合比较,发现K-T(Kanai-Tajimi)广义演变谱模型更适用于水工建筑物抗震设计。最后,将K-T广义演变谱模型与概率密度演化理论相结合,对渡槽结构进行了随机地震反应和抗震可靠度分析。     

非平稳地震动的广义演变谱模型及在水工抗震中的应用

在平稳地震动过程的功率谱密度函数基础上,发展了一类时-频全非平稳地震动过程的广义演变谱模型。广义演变谱模型可以全面地反映地震动的时域特性和频域特性,如强度非平稳性、持续时间、地震动峰值加速度以及频率非平稳性、场地特性和反应谱。结合我国现行的水工建筑物抗震设计规范,确立了广义演变谱模型的参数取值。同时,应用非平稳随机过程模拟的谱表示-随机函数方法,建立了4类场地条件下的水工建筑物抗震设计所用地震动的代表性时程。最后,通过代表性时程的二阶统计值与目标值的比较,以及代表性时程的平均反应谱与规范反应谱的拟合误差,验证了广义演变谱模型的合理性和优越性。     

西藏某水电站高边坡地震永久位移分析

西藏某水电站位于喜马拉雅地震带和藏中地震带交汇处,岸坡陡峭,坝址区某高边坡对枢纽工程的安全影响最大。为尽快消除该边坡的安全隐患,本文基于Slide软件选用了3条不同类型的地震波,采用Newmark滑块分析方法计算了该边坡在不同地震峰值加速度作用下的动力反应和永久位移,并采用拟静力法对该边坡在设计地震动作用下的稳定性进行了验算。计算结果表明,在设计地震动作用下该边坡是稳定的,随着地震波幅值的增加该边坡产生的总滑移量也在不断的增加;对于不同类型的地震波,虽然输入的地震峰值加速度相同,但地震动参数的差异会影响边坡产生的永久位移。研究结果可为工程单位进行类似边坡工程稳定性分析提供参考依据。     

复杂高层建筑结构抗震分析与设计

复杂高层建筑的大量涌现给结构设计特别是抗震设计提出了新的挑战。为了探究复杂高层结构的抗震性能,针对某32层型钢混凝土框架-混凝土核心筒结构,选取5条实测地震动加速度时程,开展了常遇地震和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析研究。研究结合各类有限元分析软件的特点,介绍了一种基于ETABS、SAP2000、PERFORM-3D三个有限元平台的抗震分析流程。此外,通过对比结构在不同地震动作用下的响应,分析了地震动频谱特性对结构响应的影响规律。研究表明,该结构在具有相同峰值的不同地震动作用下的响应差异较大。     

土石坝振动孔压影响因素的研究

利用作者提出的土石坝三维非线性有效应力地震反应分析方法及相应计算程序，对土石坝振动孔压的一些影响因素进行了研究，结果表明：随地震加速度幅值、卓越周期和地震波形的不同，坝内孔压分布各异，故正确确定地震动参数很重要；考虑孔压消散和扩散与否所得出的孔压分布明显不同，考虑孔压消散和扩散的有效应力分析方法更切合实际，这对中等和高透水性的坝基和坝料尤为重要；边界排水条件不同，坝内孔压不同，故保证边界排水良好，可降低孔压，提高坝体的抗震稳定性.     

深厚覆盖层上高心墙坝地震惯性力动态分布系数研究

对于强震区坐落在深厚覆盖层(深度超过50 m)上的高土石坝,通过拟静力稳定分析结果初步判定其抗震稳定性是抗震设计的主要内容,其中水平向地震惯性力沿坝基覆盖层至坝顶的动态分布系数是关键。然而,现行《水工建筑物抗震设计标准》(GB 51247—2018)中地震惯性力动态分布系数多基于坐落在基岩上的高土石坝的动力响应规律确定,现有动态分布系数忽略了深厚覆盖层和地震动强度对地震动传播规律的影响。因此,以坐落在深厚砂砾石覆盖层上150 m级高黏土心墙堆石坝为研究对象,结合现行土石坝设计规范和国内已建高土石坝实例,基于统计平均的方法确定了坝顶宽度、坝料分区、坝坡坡比、覆盖层材料的静、动力特性等关键参数,深入探讨了150 m级高黏土心墙堆石坝在小震(0.1 g)、中震(0.2 g)和大震(0.4 g)规范谱地震动作用下不同深度砂砾石料覆盖层的动力响应分布规律,进而总结归纳出不同深度覆盖层下150 m级高黏土心墙堆石坝的水平向地震惯性力的动态分布系数,将其引入到拟静力法稳定分析中,最后基于最危险滑动面和最小安全系数与现行规范所得结果进行对比分析。研究结果表明,小震(0.1 g)和中震(0.2 g)下采用文中推荐的考虑深厚覆盖层和地震动输入强度影响的水平向地震惯性力动态分布系数时将得到更符合工程实际的评价结果。研究成果可为深厚覆盖层上的高土石坝抗震设计提供参考依据。     

基于能量法的水电站厂房抗震性能分析

为了便于水电站厂房抗震性能评估与设计方案的比选,结合动力学和弹性反应谱理论,推导出了一种可以计算在地震作用下经地面输入到水电站厂房结构的总输入能的能量计算公式。通过该公式分别分析了水电站厂房结构自振特性、场地地基条件、地震动参数等多个因素对厂房输入总能量及抗震性能影响的敏感性,对不同设计方案的抗震性能做出评判。算例分析表明,通过对比能量公式与反应谱分析的计算结果可知,利用能量法进行抗震方案比选和优化设计简易有效。该方法可快速简便的计算出地震输入到水电站厂房结构的总能量,可同时分析多个因素变化对厂房能量的影响,且结构自振特性、场地地基条件和地震动参数对厂房输入总能量及抗震性能的影响规律具有普适性,可为水电站厂房及类似工程抗震设计提供参考。     

基于规范反应谱的码头岸坡地震永久变形计算

由于岸坡地震永久变形是造成码头结构破坏的重要原因之一,因而验算码头岸坡永久变形是码头抗震设计的重要内容。Newmark刚性滑块位移法由于其便捷性在永久变形计算中得到广泛应用,目前已提出的基于天然强震记录的Newmark滑块位移经验计算式,不针对具体场地,主要用于区域性地震滑坡危险性分析。以《水运工程抗震设计规范》中的设计反应谱作为目标谱,生成了不同峰值加速度、适合于不同类型场地的人工加速度地震波;采用Newmark滑块位移分析方法,通过对加速度时程中超过屈服加速度的部分进行二次积分,得到了不同类型场地、不同峰值地震加速度下对应于不同屈服加速度时的滑块位移,对位移计算结果进行回归得到码头岸坡永久变形的简化计算式。另外,通过参考国外的相关规范和标准,提出了设防烈度下码头岸坡变形的限值建议值,为我国的码头抗震设计提供参考。     

高进水塔地震波斜波入射有限元分析

在水工结构抗震动力分析中,反应谱和时程分析都是基于地震波垂直入射来考虑地震荷载的影响,而实际地震波的传播方向往往是斜波入射。斜入射地震波会引起地面运动的非一致变化,从而对结构产生很大的影响。基于波动理论和黏弹性人工边界波动输入方法,采用有限元模拟地震波斜波入射,并比较在45°斜波入射情况下进水塔与基岩接触的上游建基面、塔背回填混凝土与塔身接触位置等关键部位的顺水流向和竖向加速度、位移、应力时程曲线,结果表明,采用黏弹性人工边界等效荷载方法可以实现地震波斜入射的输入,计算结果与理论分析结果一致。