非平稳地震动时程的渐进谱研究

分别采用窗口滑移、Kameda多重滤波和Nakayama窄带滤波方法得到El Centro NS地震记录的渐进谱,经比较,选择Nakayama方法用于本文的渐进谱研究。分析了有限带宽白噪声、强度非平稳时程与实际地震记录的渐近谱,发现可从渐进谱分布规律的角度解释这些时程的特性差异。在Nakayama方法基础上建立了一个地震动合成模型,指出地震动时程的幅值和频率非平稳应同时与渐进谱和时频非平稳的相位相关。由本文和Kameda模型合成时程与实际地震动记录的渐进谱和相位的对比分析表明,依照本文模型合成时程的渐进谱和相位同时表现为时频非平稳,这与实际地震记录的特性完全相符。     

基于非平稳随机地震动场的拱坝随机地震反应分析方法

本文基于空间非均匀地震动输入和拱坝三维动力有限元法，建立了拱坝在非平稳空间随机地震动场激励下的随机振动分析方法．以一实际拱坝为例，计算了非平稳随机地震动场作用下的拱坝随机地震反应，并与平稳随机地震动场的结果进行了比较．     

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。     

基于非平稳随机地震动场的拱坝随机地震反应分析方法

本文基于空间非均匀地震动输入和拱坝三维动力有限元法，建立了拱坝在非平稳空间随机地震动场激励下的随机振动分析方法。以一实际拱坝为例，计算了非平稳随机地震动场作用下的拱坝随机地震反应，并与平稳随机地震动场的结果进行了比较。     

地震动过程的概率模型及在重力坝抗震可靠度分析中的应用

在随机过程的正交展开式中,通过构造标准正交随机变量的随机函数形式,建立了非平稳地震动过程的概率模型。在此模型中,利用基本随机变量的离散代表点集,可以直接获取具有给定赋得概率的非平稳地震动过程的代表性样本集合。应用所生成的252条非平稳地震动代表性时程,并考虑地震动峰值加速度均值为0.2 g、0.4 g和0.5 g三种情况,分别对Koyna重力坝进行了地震动力有限元分析。同时,结合概率密度演化方法,给出了坝体结构薄弱部位处的地震反应概率信息和抗震可靠度。     

基于调频率的时-频非平稳地震动生成

动力时程分析是研究地震作用下结构响应的有效途径,而输入的地震动时程对计算结果有重要影响。实际地震动是时-频非平稳的随机过程,而目前用于结构动力时程分析的人工波多为时域非平稳频域平稳的时间时程。本文采用增加频率调制过程的方法对生成人工波的传统三角级数模型进行了改进,可使生成的地震动时程不仅是强度非平稳的,而且频率成分也是随时间变化的。改进方法生成的时-频非平稳地震动时程更接近于真实的地震动记录,且能很好地拟合目标反应谱,对工程实践具有重要意义。     

地震动参数与反应谱在武汉市高层建筑抗震设计中的作用

本文比较了新抗震规范(修订稿)与老规范关于地震影响系数α值的选取方法,提出武汉市区大部分属Ⅱ类场地,抗震设计应以Ⅱ类近震B谱作为主要依据,并通过长江科学院的测试实例说明,在抗震设计中应用以当地实际地震影响作出的地震反应谱,可以更好地达到安全合理的目的。     

地下水非平稳随机模型及空间变异性与非均匀性相互关系研究的展望

本文在对地下水空间变异性现场的调查研究、大尺度示踪试验和数值模拟研究的结果进行比较分析的基础上，指出平稳随机的假定不能真实反映空间小尺度变异性与大尺度非平稳性间的相互作用，而现有的随机方法需要分辨小尺度的动力特性，因此在实际应用中受到极大限制。本文还从CPU、内存需求和方程求解难易程度等角度出发，在客观评述现有地下水随机模型基础上，对非平稳谱方法在研究变异性与非平稳性相互作用方面的应用前景作了初步展望，认为该方法将使得对实际现场尺度下的流动和输运过程的直接模拟成为可能。     

拓扑优化方法的研究进展及在水工结构设计中的应用

拓扑优化是目前结构优化领域研究的热点,也是结构优化学科发展的方向,但目前国内对拓扑优化方法在水利工程中的应用研究很少,为此,介绍了拓扑优化方法产生的背景及发展过程,通过对水工建筑物中最常见的混凝土重力坝剖面进行拓扑优化设计,并利用有限元分析软件ANSYS得出拓扑优化结果,表明了用拓扑优化方法进行剖面设计是可行的。     

环氧涂层在水工混凝土防渗及金属材料的保护中的应用

本文介绍了一种环氧涂层作混凝土防渗及金属材料保护的实用技术，胶液配比、配制方法和施工要点。此技术通过在压力水管、大堤涵闸和水轮机气蚀部位等水工建筑物上应用实例证明，其抗渗防护效果好，施工简便，造价低，可大力推广应用     

水工混凝土结构抗震研究进展的回顾和展望

全面概述了中国水利水电科学研究院近50年来在水工混凝土结构抗震研究领域的主要创新性思路和成果的进展,包括其抗震安全评价的三个相互配套的方面。在地震动输入方面为:大坝抗震设防水准框架的制定、场址相关地震动参数的合理确定、坝址地震动输入机制的理解。在结构地震响应方面为:结构抗震的动力分析、结构抗震的动力模型试验、现场测振试验和地震监测、水工抗震设计规范的编制和修订。在大坝混凝土动态抗力方面为:大坝混凝土全级配大试件动态抗折试验、对试验结果的理论探讨、大坝混凝土三维动态细观力学分析、CT技术在混凝土动态抗力研究中的应用。阐述了研究群体形成的主要工作理念为:突出工程观点、强调全面综合评价、重视实践检验、发扬团队协作精神。最后,提出了今后研究的展望。     

水工混凝土结构抗震研究60年

本文简要介绍了中国水利水电科学研究院60年来在水工混凝土结构,主要是大坝的抗震研究方面的进展。回顾了其历经"启蒙"、追踪世界前沿的"跟跑"和"并跑"三个发展阶段。概述了主要研究成果,诸如:坝址的地震动输入及其场址相关地震动参数的确定;应用高性能"云计算"技术,对坝体-地基-库水体系地震响应及其基于损伤力学的损伤破坏过程的非线性并行计算分析;极端地震下地震灾变的定量判别准则的确定;采用三向六自由度地震模拟振动台进行坝体-地基-库水体系动力模型试验;大坝现场试验和地震动监测;大坝混凝土全级配试件包括损伤本构关系的动态特性试验及应用三维细观力学分析和CT技术研究其内部开裂状态;编制水工建筑物抗震设计国家标准等。最后,对常规的抗震设计理念和方法提出了改进建议。     

基于设定地震的重大工程场地设计反应谱的确定方法

场址设计地震动参数的合理确定是重大工程抗震安全分析的重要环节之一。本文分析了基于地震危险性概率分析方法所得到的一致概率反应谱所存在的问题和不足,提出了一个新的反应谱确定方法,其直接采用不经烈度转换的反应谱衰减关系式且以场地相应设防概率水平的地震动峰值加速度为前提,采用发生概率最大的原则和与潜在震源中主干断裂相关联的原则确定场地相关设计反应谱。实例分析表明,该方法所确定的设计地震及场址反应谱参数较为合理,易于为工程设计人员所接受,并能满足工程抗震设计需求。     

水工抗震设计规范和可靠性设计

在采用传统的安全系数法或可靠性设计法的问题上,目前在水利和水电部门间存在不同意见。由此给设计人员带来了一定的困惑和不便。本文概述了水工建筑物向可靠度设计方法发展的趋势及其在相当程度上仍依赖工程经验的水工建筑物应用中存在的问题。认为:潘家铮院士提出的"积极慎重,转轨套改"是解决矛盾的指导思想。可采用在以分项系数表征的极限方程中引入能反映非随机性不确定性的结构系数。迄今,在水工结构设计中,对目标可靠度的确定等问题尚有待深入研究,作用和材料性能的分项系数主要根据其自身变异特性,依托专家的工程经验确定。在给定的作用和材料性能的分项系数情况下,由与现行的安全系数套改确定结构系数。简介了经水利部和电力工业部共同颁布的现行《水工建筑物抗震设计规范》在修编中的转轨套改,并期盼这种处理方式能继续为两个部门所保持。     

复杂地震背景下新疆高土石坝抗震设计与应用实践

汶川地震后,国家颁布了新的地震动参数区划图和水电工程抗震设计相关规范。因此,针对新疆山区水库坝址区抗震设计烈度高、地质条件复杂的问题,为了更好的进行新的地震动参数区划、水电相关规范规定下高震区高土石坝的抗震设计和适应新颁地震区划条件下水电规范对老坝抗震复核的要求,结合近年来新疆高土石坝工程实践及国内外土石坝筑坝先进技术和经验,从高地震区动参数选取、坝体结构型式与坝料分区、防渗体结构、坝体压实与沉降变形控制、大坝抗震措施等方面对新疆高土石坝抗震设计和应用实践现状进行了系统总结,提出复杂地震背景下新疆高土石坝建设应遵循"稳、控、防、排"4字抗震设计理念进行抗震措施设计,并对新的地震动参数区划条件、新规程和规范要求下新疆高土石坝抗震安全评价及老坝抗震复核等工作中存在的问题进行了探讨,给出了相应的建议。对新疆土石坝抗震设计和应用实践的总结以及对新的条件和要求下新疆高土石坝抗震安全面临的问题的探讨和建议可为类似环境条件下的坝工建设提供技术借鉴。     

水工抗震规范中高土石坝动态分布系数的探讨

我国的土石坝的建设规模和难度越来越大,水工建筑物抗震规范的动态分布系数分布图已经不能完全满足设计要求。论文以世界同类型中最高的双江口心墙堆石坝为例,利用有限元动力分析方法,分析了坝体的加速度反应及其分布规律,并与振动台模型试验结果进行了类比。在此基础上探讨了规范的动态分布系数分布图存在的问题。研究表明,尽管试验得到的模型坝加速度反应大于原形坝计算值,但两者的加速度反应的基本分布规律基本一致。建议对高土石坝的动态分布系数分布进行系统的分析论证,考虑不同坝高、不同部位、不同工况、不同坝型下的加速度放大倍数,以给出更为安全合理的动态分布系数图,指导工程实践。