近断层脉冲型地震动强度指标与高耸结构损伤关联性

为了研究近断层脉冲型地震动作用下适用于评价高耸结构抗震性能的地震动强度参数,基于加速度反应谱提出一种同时考虑结构周期延长和高阶振型效应的地震动强度指标。分别以120 m和240 m的钢筋混凝土烟囱结构为研究对象,使用OpenSEES程序,在近断层脉冲型地震动作用下,揭示了高耸混凝土结构的损伤指标(Park-Ang损伤指标、最大层间位移角、最大曲率、最大楼层加速度以及最大顶点位移)与37个地震动强度指标的关联性。研究结果表明：提出的地震动强度指标最适合用于预测高耸混凝土结构在近断层脉冲型地震作用下发生的Park-Ang损伤;与速度相关的地震动强度指标表现出与高耸结构损伤指标的较高的相关性;随着结构周期的增大,位移型的地震动强度指标与损伤的关联性有增长的趋势;此外,地面峰值加速度在表征高耸结构变形破坏方面存在局限性,但是可以用来分析非结构构件的抗震性能。研究结论可为选择合适的地震动强度指标和损伤指标评价高耸混凝土结构在近断层脉冲型地震动作用下的抗震性能提供参考。     

地震动特性对抗震结构滞回耗能的影响

以单自由度体系为例,研究了地震动特性对抗震结构的滞回耗能以及滞回耗能在地震动总输入能中所占比例的影响,为结构抗震的能量分析方法提供简化计算的依据。     

考虑NGA地震动衰减关系的主余震概率损伤分析

为研究主余震序列作用下结构的位移响应、失效模式以及整体损伤演化等方面的影响规律,结合主震与强余震统计关系和NGA地震动衰减关系构造了主余震地震动序列,采用改进的截面损伤率计算方法分析了算例结构在强余震引起的附加损伤率,并从概率角度刻画了强余震造成的概率累积损伤．研究表明:强余震引起结构的附加损伤随着其超越概率的减小而呈现增加的趋势;结构的主震损伤率与余震附加损伤率呈现近似负相关关系;当结构遭受主震后的损伤率较大时,即便较小的余震造成的损伤也会导致结构概率累积损伤发生较大的变化;如果余震的卓越周期与主震下受损结构的自振周期相近时,存在类共振现象,可加重结构的附加损伤．     

结构最弱失效模式组的优化及投资-效益模型

为工程提出了一种投资-效益模型的结构评估方法.基于结构体系最弱失效模式分析的理论,应用优化和控制方法研究结构体系可靠度设计.根据结构体系可靠度失效模式的概率特征,引入结构体系最弱失效模式理论,提出了优化设计结构体系的最弱失效模式组来实现提高结构体系可靠度目标;基于各最弱失效模式对应的可靠指标矢量与各基本变量的关系,确定主要影响因素;提出了一种基于结构最弱失效模式组的投资-效益优化模型,并通过实际算例进行验算.该方法可以较好地计算结构费用,基于结构最弱失效模式组的投资效益模型的优化可以达到优化结构的目的,该研究对结构体系可靠度分析与设计的基础研究具有一定的意义.     

调制ARMA模型在地震动仿真中的几个问题探讨

探讨了调制ARMA模型在人造地震动仿真应用中的模型定阶、模型定参及初始随机序列的影响问题.算例表明,引入强度包线函数对ARMA模型的频率特性有一定影响,但仍不失为一种高效、适用的人造地震动仿真方法.     

长周期地震动作用下高层框架结构的损伤分析

为了研究长周期地震动作用下高层框架结构的抗震性能,利用地震损伤评估体系对高层结构进行损伤分析.在分析总结结构地震损伤模型的基础上,以一幢12层混凝土框架结构建筑为研究对象,利用振动台试验结果,采用数值模拟方法,从结构整体损伤和材料损伤2个层次进行了长周期地震动作用下高层框架结构的损伤分析,并与普通地震动作用下的结果进行了比较研究.结果表明：长周期地震动作用下结构的整体损伤指标明显大于普通地震动作用的结果,且混凝土损伤分布范围更广,为高层结构基于性能的抗震设计提供了参考.     

震源深度对地震动方向性特征的影响

为了定量分析地震震源深度对近断层地震动及其在地表的空间展布特征的影响,本文采用一个典型的走滑地震震源模型,基于离散波数有限元方法计算了5种不同震源深度工况下的地震动及其分布场,对地震动幅值、频谱和持时的方向性特征进行分析,结果表明：随着震源深度的增加,地震动的幅值降低,并且在破裂前方和破裂后方存在明显差异;震源深度不同,地震动的空间分布特征也不同;在地震动场中存在一个明显受到方向性效应影响和控制的区域,此区域的位置和面积随着震源深度变化而改变;在地震工程中预测地震动时,特别是当工程中需要考虑地震的近场效应时,震源深度参数是一个不可忽略的因素.     

设计用随机地震动模型与参数的改进

在地震动平稳过滤有色噪声模型基础上，基于“二态Ｍａｒｋｏｖ，，跨越假定完善了模型参数的确定方法，建立了地震动随机模型与抗震设计规范ＧＢＪ１１－８９的联系。具体确定了模型参数（平稳持时Ｔｄ，谱强度因子Ｓ０和非平稳强度函数ｆ（ｔ）与三水准烈度（小震、中震和大震）、场地类别、近远震的定量关系，为工程结构的概率抗震设计提供了初步可用的输入地震动模型与荷载标准。     

不同土性的SSI对基底地震动的影响

通过对地基土质从软到硬的三个阶段结构地基动力相互作用体系振动台模型试验所取得数据的对比分析,研究了在不同土性的地基条件下结构地基动力相互作用对基底地震动影响的一些规律.由于动力相互作用的影响,基础转动效应是明显的;相互作用改变了基底地震动的频谱组成,使基底有效地震动小于自由场地震动.地基土性越软,基底有效地震动小于自由场地震动越明显;地基土性越硬,基底有效地震动与自由场地震动越接近.     

结构-土相互作用体系的地震作用取值——基于规范-非平稳地震动模型的复模态频域法

为了求解结构-土相互作用体系的地震作用,对基于规范-非平稳地震动模型的复模态频域法进行了系统研究.首先,建立了结构-土相互作用体系的运动方程,根据上部结构的地震响应以第一阶振型为主的特点,将其按第一振型展开;然后,针对所得运动方程为非对称质量与非经典阻尼矩阵的情况,用复模态法解耦;最后,采用与抗震规范设计反应谱的地震动参数一致的Clough-Penzien-三段式非平稳地震动随机模型在频域内进行了体系的随机地震响应分析,进而得到了结构的地震作用取值.通过一个例子来说明本文方法在结构-土相互作用体系地震作用取值的应用,同时分别给出了基础固定结构基于地震动模型和规范设计反应谱的地震作用取值来进行比较.     

软夹层土对福州盆地地表地震动特性的影响

以福州盆地为对象,基于ABAQUS有限元并行计算平台,建立二维非线性分析模型对地表地震动效应进行分析.结果表明,当输入地震动一定时,地表PGA随软弱层埋深变浅而增大,当埋深至一定深度时有减震作用;随软夹层埋深增加,地表加速度谱渐呈出多峰特征,特征周期增大;软夹层厚度对地表PGA影响与其埋深及输入地震动有关.     

SH波在浅埋椭圆孔上的散射对地震动的影响

用复变函数方法研究了浅埋椭圆柱形孔洞对任意角度入射的平面SH波的散射及其对地震动的影响.利用SH波的对称性构造了1个能够自动满足水平表面上应力自由边界条件的散射波函数,将半空间中的问题转化为求解1个全空间中椭圆形孔洞的散射问题,最终将问题归结为对一组无穷代数方程组的求解,给出了浅埋椭圆孔洞附近地面运动的数值结果.研究表明浅埋孔洞与水平表面存在强烈的相互作用,地震动将受到很大影响,在地面建筑物抗震设计时应对"隐蔽地形"的存在予以充分重视.     

地震动特性对单自由度系统地震能量响应的影响

合理地选取了4类场地320条强震记录,基于SDOF体系的地震能量方程,利用弹塑性动力分析程序,研究了地震动特性对SDOF体系的地震能量响应及其分配规律的影响,结果表明,SDOF体系的地震总输入能、滞回耗能、阻尼耗能都随着震级的增大而增大,阻尼耗能是中长周期结构在小震作用下消耗地震能量的主要方式,而滞回耗能则是结构在大震作用下消耗地震能量的主要方式;随着场地土质的变软,各类地震能量响应都呈递增趋势,它们的增幅也随着场地土质的变软而加剧;只要以某一设防烈度为标准,并给出相应的能量反应谱,则其它设防烈度的能量反应谱就可以根据PGA设防烈度与PGA标准烈度比值的平方调整得到.     

震源机制对海底地震动及跨海桥梁地震反应的影响

为了研究震源机制对海底地震动特性的影响,将从日本K-net搜集到的113条海底地震动按震源机制、震中距和震级分类。从其中选取中场中震海底实测记录进行加速度(a)、速度(v)和位移(d)反应谱,以及d-v-a三联谱的对比。为了进一步了解不同震源机制下海底地震动的差异,对比分析跨海桥梁于不同震源机制下海底地震动的地震反应。在保证所选地震动的峰值加速度(PGA)接近和缩放系数接近的原则下,并以各自中场中震地震动平均反应谱为匹配对象,选取走滑断层和逆断层各4条海底实测地震记录,分析其对某跨海大桥引桥段的影响。经过分析对比后发现走滑断层在中、长周期段各谱值明显高于逆断层,且速度敏感区长度也更长,而且跨海桥梁对走滑断层海底地震动的地震反应均大于逆断层。     

基于有限元模型修正技术的结构损伤检测

结构损伤检测已成为工程领域中的前沿性课题之一.由于联合静动法模型修正技术包含了结构的众多信息,因此利用联合静动法模型修正技术进行结构损伤检测时能够得到较好的结果.在传统的联合静动法基础上,提出了一种基于有限元模型修正技术的新式联合静动法.结合一个简支梁的算例,讨论研究了该方法实现过程.仿真计算结果表明了该新式联合静动法模型修正技术的有效性.     

地震荷载对地下关键岩柱损伤演化与失效机理的影响（英文）

岩柱是地下工程中关键性支护构件。地震发生时,地下关键岩柱势必遭受主余震序列荷载和其他受损岩柱迁移载荷的动力扰动。通过大理岩循环加载试验,本文研究了主震损伤对关键岩柱在余震阶段的损伤演化与破坏特征的影响。试验首先采用4级不同预应力(10、30、50和70 MPa)模拟主震不同损伤程度,随后施加相同幅值循环应力(10 MPa)模拟余震过程,直至岩石试件破坏。研究结果表明：主震损伤会明显弱化地下岩柱在余震阶段的承载强度和变形抵抗性能。同时,主震损伤会明显影响关键岩柱的最终破坏模式,导致小尺度岩屑的比例显著增加。本研究有助于了解地下未加固岩柱的抗震性能和优化地下岩柱工程设计。     

基于应变能均化指标和云模型的结构损伤识别

为了解决测量噪声等引起的损伤识别不确定问题,提出了基于应变能均化指标和云模型相结合的识别方法。分析了结构的模态应变能以及两种损伤指标,并考虑到模态应变能耗散率指标和等效指标之间的互补性质,通过均化方法建立了模态应变能均化指标;给出了云模型的基本理论,分析了云模型的数字特征、云处理算法以及确定度计算方法;结合随机测量噪声等引起的不确定性问题,建立了基于应变能均化指标和云模型的损伤识别方法。数值计算结果表明,应变能均化指标的识别结果略优于应变能耗散率指标和应变能等效指标,当考虑随机测量噪声时,云模型与应变能均化指标相结合的方法可以较好地进行含噪数据的损伤识别。     

脉冲型地震动作用下双薄壁墩参数对矮塔斜拉桥地震反应的影响

以某双塔三跨矮塔斜拉桥为背景,通过非线性分析探究脉冲型地震动下双薄壁墩的几何参数对矮塔斜拉桥桥墩地震反应影响规律,为抗震设计中双薄壁墩几何参数取值提供一些参考依据。结果表明：壁厚主要影响结构基频,双肢中心距主要影响结构高阶频率,墩高同时影响结构基频和高阶频率;相比于远场无脉冲地震动,横向脉冲型地震作用下墩的内力反应增幅超过20%,纵向脉冲型地震作用下墩的内力反应增幅超过30%;远场地震动及近断层地震动作用下,墩参数在工程合理取值范围内,减小双薄壁墩的厚度、增加墩高能减小桥墩地震反应;双肢中心距对墩的地震反应影响很小,减小壁厚能提高墩的延性,双肢中心距和墩高不影响桥墩延性。     

移动地表土与砌体结构共同作用的接触模型

以移动地表土与基础底接触界面的剪切变形特征试验为基础,研究了土体移动对基础底面的作用机理,明确了土体移动对基础底面的作用包括剪切与滑动两个过程;提出了土体与基础底面的联结单元的数学与力学模型．通过土体与上部砌体结构共同作用的有限元分析以及相应的模型试验结果比较,验证了所建立的单元模型的可靠性．     

湖北四湖流域涝渍地综合利用与治理对排涝模数的影响

湖北四湖流域位于江汉平原腹地,历史上曾是湖区沼泽之地,经过多年围垦开发,现为湖北省重要的粮、棉、油和水产基地,通过采取暗管排水、旱改水、渔作养种等措施综合利用和治理涝渍地成为当地发展现代农业的重要途径.为了探究涝渍地利用与治理对排涝模数的影响,以SWAT模型为工具,建立涝渍地治理影响下的流域产汇流模型,根据实测资料,选择观测系列较长的2009年、2013年日径流数据进行率定和检验,结果表明模型能较好地模拟当地的降雨径流.基于该地区对涝渍地的实际利用与治理经验,采用旱地改水田、渔作养种以及暗管排水3种措施的不同组合方式,应用所建立的模型模拟不同组合方式对排涝模数的影响.结果表明,同未进行涝渍地利用与治理相比:13种措施都会引起排涝模数的减小,3种措施引起的排涝模数的减小幅度从高到低依次是:渔作养种、旱改水、暗管排水;2在相同的暴雨重现期下,渔作养种引起排涝模数的减小幅度为5.8%~9.1%,旱改水的减小幅度为3.4%~6.8%,暗管排水的减小幅度为1.1%~2.3%;3单一措施对排涝模数的影响程度随涝渍地治理或利用面积的增加而增大;4对涝渍地采取组合措施治理,暗管排水和旱改水组合时排涝模数减少的幅度为1.8%~3.7%,暗管排水与渔作养种组合时排涝模数减少的幅度为4.0%~6.1%,渔作养种与旱改水组合时排涝模数减少的幅度为5.0%~8.2%.适应涝地特点的综合利用与治理对于有效地缓解当地的排涝压力、减小排涝模数具有一定的作用.