地震作用下动孔隙水压力对边坡永久位移影响的简便计算方法

基于转动平衡理论,提出了考虑地震作用下动孔隙水压力影响的边坡永久位移简便计算方法,并通过砂土边坡（长度×宽度×高度为1.96 m×0.96 m×1.20 m）的振动台试验进行了验证。结果表明：地下水对边坡动力特性影响较大,随着地下水位的升高,边坡的自振周期呈现增加趋势,水位1.0 m时边坡的自振周期是无水时的2.88倍;地下水位越高,地下水对边坡临界加速度的影响越显著,且当水位为1.0 m时边坡的临界加速度比无水时减小了28%;随着水位的升高,边坡永久位移均表现出增加的趋势,地震峰值加速度为2.0m/s²时,水位1.0 m的永久位移是无水时的9.8倍;此外,随着地震峰值加速度的增加,边坡永久位移急剧增加,当地震峰值加速度为2.0m/s²时,永久位移是地震峰值加速度为1.0m/ s²时的6.9倍。建议的简便方法与试验测得的边坡永久位移最大偏差在10%以内,验证了建议方法的可靠性。     

组合支护结构加固高边坡的地震动响应特性研究

 基于原型边坡设计大型振动台模型试验,通过监测不同幅值和类型地震波作用时的桩身土压力、坡体加速度、格构梁位移和锚索预应力,研究组合结构与加固边坡体的动力响应特性,评价加固效果。试验结果表明：锚索与抗滑桩在地震时协同工作,桩身土压力随输入波幅值增加而增大,锚索预应力变化规律与边坡体的稳定程度有关,表现为先减小后增大;地震造成抗滑桩主动土压力的合力作用点上移至l/2处,被动土压力区的2个转点也发生明显变化;输入地震波峰值不大于0.5 g时,格构梁位移响应值较小,坡体中部抗滑桩以下不存在加速度放大效应,边坡整体稳定性好。另外,运用加速度时程的Hilbert边际谱研究了坡体内部的震害损伤特性,损伤识别结果与试验监测数据吻合。该研究成果可为更加合理地考虑地震区锚索格构梁–抗滑桩联合防护边坡的设计提供指导。     

框架预应力锚杆加固多级高边坡地震响应数值分析

依托实际工程,基于Geostudio岩土分析软件,建立了框架预应力锚杆加固多级高边坡的动力分析模型。通过设置边界条件,输入水平地震作用,分析了边坡在地震作用下的位移响应、速度响应、加速度响应和锚杆轴力响应。结果表明:水平地震作用下,边坡内的位移、速度、加速度和锚杆的轴力等均随地震持时呈波动性变化。水平位移随时间变化显著且具有累积效应,边坡水平位移远大于竖直位移。坡体临空面水平加速度幅值明显增大,临空面对地震加速度具有放大效应。边坡总应力从坡底沿坡高递减,在坡底总应力最大。预应力锚杆的自由段与锚固段轴力均随地震持时波动性变化,自由段轴力较大,锚固段轴力沿远离自由段方向递减。分析结果可为框架预应力锚杆加固多级高边坡的地震响应提供一定的依据。     

考虑预制填充墙影响的装配式剪力墙抗震性能试验研究

为研究考虑预制填充墙影响的装配式剪力墙结构的抗震性能，设计并制作了一栋两层带预制填充墙装配式剪力墙结构的1∶3缩尺试件，分别考虑在模型平面的两个主轴方向布置预制填充墙的情况下，选取三组地震波和八个地震加速度峰值水准，通过振动台试验得到了在不同等级地震波下的预制填充墙对动力特性、损伤形态、加速度响应、位移响应及试件的应变响应等特性。试验结果表明：1)在八度设防和八度罕遇地震激励作用下，模型损伤严重，最终破坏形式为一层剪力墙下端混凝土剥落并形成较多水平通缝。2)在六和七度设防地震作用时，模型基本处于弹性状态，预制填充墙的存在加大了墙体的抗侧刚度，减少了墙体地震加速度反应；在八度多遇和七度罕遇地震工况作用时，试件逐步进入弹塑性阶段，预制填充墙慢慢失去作用。3)低于八度罕遇地震时，预制填充墙对剪力墙结构的抗侧刚度具有明显的增大效应；八度罕遇地震等级，模型损伤严重，预制填充墙基本失去了作用。     

顺层岩质边坡地震动力响应及地震动参数影响研究

 利用FLAC2D建立顺层岩质边坡模型,分析其在地震作用下的动力响应规律,研究地震动参数对其动力响应的影响。结果表明：顺层岩质边坡在地震作用下失稳主要由结构面控制,位移主要发生在潜在滑移面上部岩体中;对地震波存在垂直向和临空面放大作用,其滤波作用没有土质边坡明显,不同岩层会对某一频率的波产生明显的放大效应;当振幅、卓越频率增加时,坡肩下方的加速度放大系数呈递减趋势,且在强度相对较低的岩体内较明显,但随着振幅增加,边坡动力响应增强;各处加速度放大系数受地震动持时影响较小,剪应变增量受其影响较大。当振幅、持时增加时,边坡位移呈增大趋势;当卓越频率增大时,边坡位移减小。同时,证实了地震边坡破坏由上部拉破坏与下部剪切破坏组成,研究结果有助于进一步揭示边坡在地震作用下的失稳机制。     

土钉加固黏性土坡动力离心模型试验研究

 很多滑坡是由地震引发的,为了防止或减轻地震造成的边坡灾害,目前在边坡的加固治理方面已经发展并形成一些较好的方法,而土钉是边坡抗震加固的一种简便有效的方法。采用动力离心模型试验方法,再现地震条件下土钉加固黏性土坡和素土坡的响应;测量了试验过程中边坡的位移场和加速度响应的变化过程。基于试验结果,通过对比素土坡和土钉加固土坡的动力响应,探讨土钉加固土坡的变形规律和加固机制。试验结果表明,地震过程中土坡产生不可恢复的累积变形,其大小与输入的地震加速度峰值有关。通过比较土钉加固土坡和素土坡的位移分布,研究土钉加固土坡的机制。引入土单元应变进行分析,结果表明,土钉加固措施能显著地改变边坡的位移场分布,限制土坡的剪切变形,避免滑裂面的产生,从而提高了边坡的稳定性。     

岩质边坡在地震荷载作用下的动力响应分析

在动力有限元理论的基础上,运用ANSYS软件对石家庄至武汉铁路客运专线岩质边坡进行地震荷载作用下的动力响应分析。获得了位移、加速度和锚杆(索)轴向力放大系数及其变化规律,结果表明:边坡对地震加速度存在放大作用,坡顶水平向峰值加速度为5.13 m·s^-2,约为输入地震峰值加速度的1.6倍,锚杆(索)框架梁支护能有效地提高岩质边坡的动力稳定性,具有良好的抗震效果。研究结果对岩质边坡的抗震设计具有一定的借鉴意义。     

佛顶宫矿坑边坡的二维静动力有限元模拟分析研究

对国内首个既有矿坑地下空间开发项目的佛顶宫边坡进行了二维有限元研究,对静力工况和地震工况分别进行了模拟,得到一些结果:静力和地震工况下,削坡及锚索(杆)加固后,最大位移均发生在坡顶、坡面为填土、残积土和强风化岩处;最大应力均发生在坡内,最大剪应力发生在各坡脚和岩土交界面处;加速度响应随着边坡高度方向呈放大趋势,表层土体加速度响应明显放大,最大加速度响应均发生在坡顶边缘处;极限状态下,广义塑性应变区集中在坡顶杂填土层、坡面破碎状中风化岩以及岩土交界面处,并有向坡脚处贯通的趋势。静力工况下,锚索(杆)加固工况相对于削坡工况,边坡位移减小6%~67%,安全系数提高51%~114%,说明锚索(杆)加固效果显著。地震工况下,位移随地震峰值显著增大,大震相对小震位移最大增大260.0%。相对于静力加固工况,地震工况下主应力最大增大145.8%,剪应力最大增大362.5%;不同地震工况对边坡稳定性影响显著不同,大震工况下安全系数最大减小38.3%。锚索(杆)加固效果及地震对边坡加速度、位移、应力、安全系数的影响可供其他类似工程参考。     

刍议边坡锚杆框架梁的防护施工

在道路施工中,为保证路基的稳定,往往会在路基两侧做成具有一定坡度的坡面,而这种坡面就是边坡。边坡容易滑动、崩塌,为有效保证边坡的稳定性,可以采用锚杆框架梁的防护施工来加固边坡。锚杆框架梁是锚杆框架的一个组成部分,梁与梁之间呈十字交叉,构成网格状,裸露在边坡表面。边坡锚杆框架梁是一种新型的边坡加固防护方法,其在施工中的应用得到了验证。     

下伏基岩堆积体边坡抗滑桩加固前后地震响应特征离心模型试验

 为研究抗滑桩加固上覆堆积体--下伏基岩二元结构边坡的抗震机制,开展2组1∶50比尺的离心振动台模型试验,以对比分析下伏基岩堆积体边坡在抗滑排桩加固前后的地震响应特征与抗滑桩的桩身弯矩分布规律。试验时,输入4级加速度峰值连续增大的El Centro波,监测边坡模型坡面与坡体内的加速度响应、坡顶沉降变形以及抗滑桩上静、动弯矩的分布。试验结果显示由于抗滑桩抑制了上覆堆积体的下滑,坡顶的加速度峰值(PGA)放大系数、加速度反应谱以及竖向沉降变形均有不同程度的降低。抗滑桩一方面加固了上覆堆积滑体另一方面在坡体内产生了地震波的反射叠加效应,使得边坡水平响应加速度放大系数出现了桩前增大桩后减小的现象。下伏基岩堆积体边坡坡顶沉降与Arias烈度在抗滑排桩加固前后均具有良好的正相关线性关系。地震荷载作用过程中抗滑桩动力响应弯矩变化幅值明显大于地震作用后的静弯矩增量,且静弯矩与动弯矩变化幅值的分布均在基岩面附近达到峰值,易在基岩面附近造成抗滑桩的破坏,类似工况下抗滑桩的抗震配筋设计应充分考虑这一特点。     

预压装配式预应力混凝土框架抗震性能试验研究

本文通过对一榀两层两跨预压装配式混凝土框架拟动力和拟静力试验,研究预压装配式混凝土框架的地震反应、刚度退化、滞回性能、耗能能力、位移延性等抗震性能。拟动力试验表明:随着加速度峰值的增大,加载至层间位移角为1/107,试件刚度出现退化,结构呈现塑性性质;拟静力试验表明:低周反复荷载作用下,框架梁端首先出现塑性铰,符合强柱弱梁的要求。框架荷载-位移滞回曲线较为丰满,框架破坏时极限位移角可达1/29,实测位移延性系数在4.0左右,预压装配式混凝土框架具有良好的延性性能和较强的变形恢复能力。     

聚丙烯打包带网水泥砂浆面层加固残损砖箍窑洞振动台试验研究

为提高残损砖箍窑洞的抗震性能,对黄土高原地区典型传统民居砖箍窑洞残损试验模型采用墙体裂缝注浆加固和聚丙烯打包带网水泥砂浆面层进行整体抗震加固,并对加固后结构模型的抗震性能进行模拟地震动振动台试验。试验中选取人工波、El Centro波和LA Hollywood波作为地震动输入,实测并分析了加固结构在地震作用下的自振频率、阻尼比、加速度响应、位移响应、扭转效应、基底剪力、滞回耗能及加固效果。结果表明：随着地震动峰值加速度的增加,模型结构的自振频率和刚度下降,阻尼比增大;随地震动峰值加速度的增加,X向、Y向加速度放大系数均逐渐减小,出现明显损伤后,结构动力放大系数减小幅度变大;多遇地震作用下加固模型结构最大层间位移角为1/500,设防地震作用下最大层间位移角为1/200,罕遇地震作用下最大层间位移角为1/133,倒塌时最大层间位移角为1/29;拱脚与基础的相对变形明显大于拱顶及窑顶的;加固模型结构破坏时水平扭转角最大值为0.0015rad,具有较大的抗扭刚度和耗能能力;综合加固后结构模型的抗震性能、能量耗散、经济性,聚丙烯打包带网水泥砂浆面层加固砖箍窑洞具有明显的优势,可在残损砌体结构的抗震加固中推广应用。     

地震荷载作用下顺层岩体边坡动力放大效应和破坏机制的振动台试验研究

以四川省安县干磨房滑坡为原型,设计并完成了比例为1∶100的顺层岩体边坡大型振动台试验。通过逐级加载不同峰值、频率和持时的地震波,研究了地震荷载作用下边坡的动力响应特征和变形破坏机制。试验结果表明,输入波频率和幅值对边坡加速度动力响应影响较大。当输入波频率小于边坡初始自振频率时,水平向PGA放大系数随输入波频率的增大而增大;超过边坡的初始自振频率后,水平向PGA放大系数减小,放大效应减弱;当输入波频率小于边坡初始自振频率时,水平向PGA放大系数随输入波幅值的增大而增大;当输入波频率接近和大于边坡初始自振频率时,低幅值地震波对水平向PGA放大系数影响更显著;地震荷载持时对边坡动力响应影响不明显。通过对边坡位移动力响应和试验过程拍照录像记录分析,发现与边坡其他部位相比,坡肩处的位移动力响应更为显著;边坡在输入波幅值加载至0.6 g时处于临界状态,对应的临界位移值约为7.3 cm,该值的确定是后续研究采用临界位移评价地震作用下边坡稳定性的基础与前提条件;地震荷载作用下顺层岩体边坡的破坏模式为:坡肩开裂→坡顶出现贯穿裂缝→坡脚附近的坡面隆起→坡顶贯穿裂缝与隆起部位贯通→边坡沿层面发生浅部滑动从而失稳破坏。模型试验较好地揭示了地震荷载作用下顺层岩体边坡的动力放大效应和变形破坏机制,可为工程边坡的抗震设计和防灾减灾提供有益的借鉴与参考。     

外设自复位构件加固钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

针对某既有钢筋混凝土框架结构抗震加固改造项目中存在的问题,提出了采用外设装配式自复位构件对钢筋混凝土框架进行抗震加固的方法,即对既有框架梁、柱采用增大截面法加固,沿框架梁并排安装预制梁构件,预制梁内通长设置无黏结预应力筋并锚固于框架柱外侧,预制梁与框架柱之间设置耗能钢筋,使被加固框架在给定的性能设计目标下获得一定的自复位能力。为验证该方法的加固效果,设计并制作了3榀平面框架结构试件,对其进行了拟静力试验研究,其中1榀为未加固的对比试件,2榀为采用外设装配式自复位构件加固的框架试件。试验结果表明：外设装配式自复位构件加固法可以显著提高钢筋混凝土框架结构的抗震承载力和延性,耗能能力显著增强,同时,在一定层间位移角范围内,加固框架的残余变形明显小于未加固框架,震后自主复位能力显著增强。对试验进行了精细化有限元仿真分析,有限元分析结果与试验结果符合较好。该加固方法可与性能化抗震加固设计相结合,以实现基于位移的性能化加固设计需求。     

装配式高层混凝土空间网格盒式结构振动台试验研究

为研究装配式高层空间网格盒式结构的地震响应和破坏机理,设计并制作一栋15层55.5m高装配式盒式结构的1/8缩尺模型,并通过振动台试验输入6个水准共21个地震工况,研究高层装配式盒式结构在不同输入地震荷载下的宏观响应、加速度响应、位移响应。通过试验表明：高层装配式盒式结构在地震下有较好的结构性能,其在地震下位移呈现出剪切型特点,后期结构破坏时由于配筋及装配式施工带来的误差,使得最大位移出现位置上移,结构破坏集中于结构中上部分。整体结构的破坏主要为非主体结构构件破坏,破坏主要集中于层间梁两端,结构的完整性得以保存。即便在极大的输入地震响应下(PGA=1.0g),结构主体部分基本完好,仅个别层超过结构倒塌极限产生破坏,结构在地震下的耗能能力及安全性较好。     

地铁爆破施工对装配式建筑物的动力响应分析

为保证城市地铁爆破施工过程中临近装配式建筑物的安全,分析爆破振动作用下装配式建筑物动力响应特性是其关键。文中依托武汉市地铁11号线爆破工程,选取周围装配式建筑物为研究对象,利用SAP2000软件建立装配式建筑物结构模型,通过探究其低阶模态特性来分析不同爆破峰值振速下装配式建筑物加速度、位移及应力响应特征。研究结果表明,装配式建筑物自振频率为4~6 Hz,并逐渐稳定在6 Hz;振动加速度在第2层达到最大值,且各层的位移最大值随着层高的增加而增加;节点应力均大于梁、柱子、楼板的应力,说明装配式建筑物的节点是受力薄弱部位。     

基覆边坡支挡结构的加速度放大系数数值与试验研究

 以大理至瑞丽铁路沿线边坡支挡结构为研究对象,以汶川波作为输入地震波,对基覆(厚覆盖层和基岩)边坡的3种不同支挡结构在地震荷载下的动力特性进行数值模拟和振动台模型试验,再对比分析二者结果,主要研究基覆边坡在压缩汶川波XZ双向激励下支挡结构基覆边坡加速度响应规律,研究表明：数值结果与振动台模型试验结果规律基本一致,3种支挡结构的水平向加速度放大系数随着挡墙高度的增加而变大;锚杆框架梁竖向加速度放大系数随测点高度的增加均有增大的趋势;对于地震加速度响应特性而言,振动台模型试验的结果是合理的,数值模拟的结果是可靠的,但数值模拟值稍偏大。     

S形非规则高架曲线桥梁振动台试验研究

为研究S形非规则高架曲线桥梁在地震作用下的抗震性能,制作一座相似比为1/20的模型桥梁,对该模型桥梁测试过程的试验现象、动力特性、加速度及位移测试数据进行详细分析研究。结果表明:S形曲线桥梁在整个测试过程中结构自振频率下降明显,阻尼比显著增大;多遇地震输入时墩底加速度峰值小于墩顶加速度峰值,罕遇地震输入时,由于墩梁扭转十分严重,导致墩顶加速度峰值小于墩底加速度峰值;多遇地震时,墩梁径向相对位移大于切向相对位移,罕遇地震作用下,墩梁径向相对位移小于切向相对位移。     

桩板墙地震动力特性的大型振动台模型试验研究

 通过1个比尺1∶8的二级支护边坡大型振动台模型试验,研究地震条件下桩板式挡墙加速度、动位移和动土压力等的响应特性,模型试验以汶川波、大瑞人工波和Kobe波3种地震波作为振动台激振波,汶川波采用水平(X)向、竖直(Z)向和水平竖直(XZ)双向3种激振方式,大瑞人工波和Kobe波采用水平竖直(XZ)双向1种激振方式,研究地震波作用方向和方式以及地震波形等地震动参数对桩板式挡墙地震动力响应特性的影响规律。研究表明：桩板式挡墙加速度、动位移和动土压力等的响应特性,主要受水平向地震波作用的影响,且与地震波类型、激振方向和方式以及测点位置有关。加速度动力响应峰值呈现出沿墙高非线性增大的特征,因而在采用拟静力法时,有必要在考虑支挡结构组合方式、边坡特性及地震波作用方式等影响的基础上,采用合适的地震荷载拟静力值的放大系数。动位移响应峰值和永久位移值呈现出非线性响应特性,水平竖直(XZ)双向地震波激振下,桩板墙主要产生离开土体向边坡外侧平移的动位移模式。动土压力响应峰值沿墙高呈现出两头小中间大的非线性分布特征。     

基于地震响应分析的边坡动力稳定性评价

对某一特定的边坡计算模型,采用数值计算方法进行边坡地震响应分析,比较坡体内各点及地面参考点的地震响应,可以获得边坡体的地震加速度峰值放大系数;将加速度放大系数与地面设计加速度的乘积作为该点的水平加速度,采用数值计算方法计算得到边坡的最危险应力状态;拟定系列潜在滑面,分析潜在滑面的安全系数,以评价边坡的地震动力稳定性。